Multisystem Inflammatory Syndrome in Children (MIS-C) is a severe complication of SARS-CoV-2 infection characterized by multi-organ involvement and inflammation. Testing of cellular function ex vivo to understand the aberrant immune response in MIS-C is limited. Despite strong antibody production in MIS-C, SARS-CoV-2 nucleic acid testing can remain positive for 4-6 weeks after infection. Therefore, we hypothesized that dysfunctional cell-mediated antibody responses downstream of antibody production may be responsible for delayed clearance of viral products in MIS-C. In MIS-C, monocytes were hyperfunctional for phagocytosis and cytokine production, while natural killer (NK) cells were hypofunctional for both killing and cytokine production. The decreased NK cell cytotoxicity correlated with an NK exhaustion marker signature and systemic IL-6 levels. Potentially providing a therapeutic option, cellular engagers of CD16 and SARS-CoV-2 proteins were found to rescue NK cell function in vitro. Together, our results reveal dysregulation in antibody-mediated cellular responses unique to MIS-C that likely contribute to the immune pathology of this disease.

infection can trigger high levels of inflammation that lead to fever and sometimes severe disease. People living in malaria-endemic areas gradually develop resistance to symptomatic malaria and control both parasite numbers and the inflammatory response. We previously found that adaptive natural killer (NK) cells correlate with reduced parasite load and protection from symptoms. We also previously found that murine NK cell production of IL-10 can protect mice from experimental cerebral malaria. Human NK cells can also secrete IL-10, but it was unknown what NK cell subsets produce IL-10 and if this is affected by malaria experience. We hypothesize that NK cell immunoregulation may lower inflammation and reduce fever induction. Here, we show that NK cells from subjects with malaria experience make significantly more IL-10 than subjects with no malaria experience. We then determined the proportions of NK cells that are cytotoxic and produce interferon gamma and/or IL-10 and identified a signature of adaptive and checkpoint molecules on IL-10-producing NK cells. Lastly, we find that co-culture with primary monocytes,

Abstract Cytomegalovirus (CMV) infection alters natural killer (NK) cell phenotype and function toward a more memory-like immune state. These cells, termed adaptive NK cells, typically express CD57 and NKG2C but lack expression of the Fc receptor γ chain (Gene: FCER1G , FcRγ), PLZF, and SYK. Functionally, adaptive NK cells display enhanced antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) and cytokine production. However, the mechanism behind this enhanced function is unknown. To understand what drives cytotoxicity and cytokine production in adaptive NK cells, we optimized a CRISPR/Cas9 system to ablate genes from primary human NK cells. ADCC by human NK cells is exclusively mediated by the CD16A ( FcγRIIIA ) signaling apparatus, which includes FcRγ, CD3ζ, SYK, SHP-1, ZAP-70, and the transcription factor PLZF. We ablated the genes encoding these molecules and tested subsequent ADCC and cytokine production. We found that ablating the FcRγ chain caused a modest increase in TNFα production. Ablation of PLZF did not enhance ADCC or cytokine production. Importantly, SYK kinase ablation significantly enhanced both cytotoxicity and cytokine production, while ZAP-70 kinase ablation diminished function. Ablation of the phosphatase SHP-1 resulted in mixed effects on function, with NK cells demonstrating enhanced cytotoxicity but reduced cytokine production. These results indicate that the enhanced cytotoxicity and cytokine production of CMV-induced adaptive NK cells is more likely due to the loss of SYK than the lack of FcRγ or PLZF. The lack of SYK expression may limit SHP-1-mediated inhibition of CD16A signaling, leading to enhanced cytotoxicity and cytokine production. In addition to providing mechanistic answers about CMV-induced adaptive NK cell functionality, our results indicate that NK chimeric antigen receptor (CAR) therapeutics that invoke ADCC signaling molecules (e.g., CD3ζ chain) may benefit from ablating SYK, while maintaining ZAP-70, to increase functionality.