Summary

 To fulfill the bioenergetic and biosynthetic demand of proliferation, T cells reprogram their metabolic pathways from fatty acid β-oxidation and pyruvate oxidation via the TCA cycle to the glycolytic, pentose-phosphate, and glutaminolytic pathways. Two of the top-ranked candidate transcription factors potentially responsible for the activation-induced T cell metabolic transcriptome, HIF1α and Myc, were induced upon T cell activation, but only the acute deletion of Myc markedly inhibited activation-induced glycolysis and glutaminolysis in T cells. Glutamine deprivation compromised activation-induced T cell growth and proliferation, and this was partially replaced by nucleotides and polyamines, implicating glutamine as an important source for biosynthetic precursors in active T cells. Metabolic tracer analysis revealed a Myc-dependent metabolic pathway linking glutaminolysis to the biosynthesis of polyamines. Therefore, a Myc-dependent global metabolic transcriptome drives metabolic reprogramming in activated, primary T lymphocytes. This may represent a general mechanism for metabolic reprogramming under patho-physiological conditions.

Upon antigen stimulation, the bioenergetic demands of T cells increase dramatically over the resting state. Although a role for the metabolic switch to glycolysis has been suggested to support increased anabolic activities and facilitate T cell growth and proliferation, whether cellular metabolism controls T cell lineage choices remains poorly understood. We report that the glycolytic pathway is actively regulated during the differentiation of inflammatory TH17 and Foxp3-expressing regulatory T cells (Treg cells) and controls cell fate determination. TH17 but not Treg cell–inducing conditions resulted in strong up-regulation of the glycolytic activity and induction of glycolytic enzymes. Blocking glycolysis inhibited TH17 development while promoting Treg cell generation. Moreover, the transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α) was selectively expressed in TH17 cells and its induction required signaling through mTOR, a central regulator of cellular metabolism. HIF1α–dependent transcriptional program was important for mediating glycolytic activity, thereby contributing to the lineage choices between TH17 and Treg cells. Lack of HIF1α resulted in diminished TH17 development but enhanced Treg cell differentiation and protected mice from autoimmune neuroinflammation. Our studies demonstrate that HIF1α–dependent glycolytic pathway orchestrates a metabolic checkpoint for the differentiation of TH17 and Treg cells.

Antibody blockade of the inhibitory CTLA-4 pathway has led to clinical benefit in a subset of patients with metastatic melanoma. Anti-CTLA-4 enhances T cell responses, including production of IFN-γ, which is a critical cytokine for host immune responses. However, the role of IFN-γ signaling in tumor cells in the setting of anti-CTLA-4 therapy remains unknown. Here, we demonstrate that patients identified as non-responders to anti-CTLA-4 (ipilimumab) have tumors with genomic defects in IFN-γ pathway genes. Furthermore, mice bearing melanoma tumors with knockdown of IFN-γ receptor 1 (IFNGR1) have impaired tumor rejection upon anti-CTLA-4 therapy. These data highlight that loss of the IFN-γ signaling pathway is associated with primary resistance to anti-CTLA-4 therapy. Our findings demonstrate the importance of tumor genomic data, especially IFN-γ related genes, as prognostic information for patients selected to receive treatment with immune checkpoint therapy.

Prostate cancer is refractory to anti-CTLA-4 therapy, but the reason why is unclear. Padmanee Sharma and colleagues report that the inhibitory molecule VISTA, which negatively regulates T cells, is upregulated on macrophages in prostate tumors that have been treated with anti-CTLA-4 and may play a role in resistance to this immunotherapy. To date, anti-CTLA-4 (ipilimumab) or anti-PD-1 (nivolumab) monotherapy has not been demonstrated to be of substantial clinical benefit in patients with prostate cancer. To identify additional immune-inhibitory pathways in the prostate-tumor microenvironment, we evaluated untreated and ipilimumab-treated tumors from patients in a presurgical clinical trial. Levels of the PD-L1 and VISTA inhibitory molecules increased on independent subsets of macrophages in treated tumors. Our data suggest that VISTA represents another compensatory inhibitory pathway in prostate tumors after ipilimumab therapy.

Epstein-Barr virus (EBV) can be reactivated and proliferated with fatal outcome in immuno-compromised people, but the clinical consequences of EBV infection in patients with severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) remain uncertain. In this study, we investigated the infection rate, the influence and the early predictors of EBV infection in SFTS patients. In this retrospective study, SFTS patients who were treated in the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University from May 2011 to August 2021 were enrolled and divided into infected and non-infected groups. We compared the demographic characteristics, clinical manifestations and signs, laboratory tests and prognosis, and explored the risk factors of EBV infection by receiver operating characteristic (ROC) curve and logistic regression. A total of 120 hospitalized SFTS patients with EBV-DNA testing were enrolled in this study. Patients with EBV infection had statistically significant higher mortality rate (32.0% vs. 11.43%, P = 0.005). Compared with the non-infected group, the EBV-infected group had higher levels of C-reactive protein (CRP), creatine-kinase (CK), fasting blood glucose (FBG), blood urea nitrogen (BUN), D-dimer, and CD56+ cell counts, lower levels of immunoglobulin G (IgG), IgM, complement 3 (C3), and C4. The proportion of patients with age ≥ 60 years and ferritin > 1500.0 ng/ml in the EBV-infected group was significantly higher than that in the non-infected group. The results of ROC analysis showed that the cut-off values of CRP, IgG, C3, C4, and CD56+ cell counts to predict EBV infection were 13.2 mg/l, 12.5 g/l, 1.1 g/l, 0.6 g/l, 0.3 g/l, and 94.0 cells/µl. Multivariable logistic analysis showed that age ≥ 60 years old, CRP > 13.2 mg/l, BUN > 5.4 mmol/l, ferritin > 1500.0 ng/ml, IgG < 12.5 g/l, IgM < 1.1 g/l, C4 < 0.3 g/l, and CD56+ cell counts > 94.0 cells/µl were the independent risk factors of EBV infection in SFTS patients. SFTS combined with EBV infection is associated with high morbidity and mortality. It is necessary to strengthen screening for EBV infection and its early predictive markers after admission in SFTS patients.

Abstract During chronic infections and tumor progression, CD8 T cells gradually lose their effector functions and become exhausted. These exhausted CD8 T cells are heterogeneous and comprised of different subsets, including self-renewing progenitors that give rise to Ly108 − CX 3 CR1 + effector-like cells. Generation of these effector-like cells is essential for the control of chronic infections and tumors, albeit limited. However, the precise cues and mechanisms directing the formation and maintenance of exhausted effector-like are incompletely understood. Using genetic mouse models challenged with LCMV Clone 13 or syngeneic tumors, we show that the expression of a transcriptional repressor, growth factor independent 1 (Gfi1) is dynamically regulated in exhausted CD8 T cells, which in turn regulates the formation of exhausted effector-like cells. Gfi1 deletion in T cells dysregulates the chromatin accessibility and transcriptomic programs associated with the differentiation of LCMV Clone 13-specific CD8 T cell exhaustion, preventing the formation of effector-like and terminally exhausted cells while maintaining progenitors and a newly identified Ly108 + CX 3 CR1 + state. These Ly108 + CX 3 CR1 + cells have a distinct chromatin profile and may represent an alternative target for therapeutic interventions to combat chronic infections and cancer. In sum, we show that Gfi1 is a critical regulator of the formation of exhausted effector-like cells.