ABSTRACT Only a fraction of cancer patients benefits from immune checkpoint inhibitors. This may be partly due to the dense extracellular matrix (ECM) that forms a barrier for T cells. Comparing 5 preclinical mouse tumor models with heterogeneous tumor microenvironments, we aimed to relate the rate of tumor stiffening with the remodeling of ECM architecture and to determine how these features affect intratumoral T cell migration. An ECM-targeted strategy, based on the inhibition of lysyl oxidase (LOX) was used. In vivo stiffness measurements were found to be strongly correlated with tumor growth and ECM crosslinking but negatively correlated with T cell migration. Interfering with collagen stabilization reduces ECM content and tumor stiffness leading to improved T cell migration and increased efficacy of anti-PD-1 blockade. This study highlights the rationale of mechanical characterizations in solid tumors to understand resistance to immunotherapy and of combining treatment strategies targeting the ECM with anti-PD-1 therapy.

Background Vimentin is a type III intermediate filament protein, that plays an important role in cytoskeletal mechanics. It is now known that vimentin also plays important roles outside the cell. Recent studies show the controlled release of vimentin into the extracellular environment, where it functions as a signaling molecule. Such observations are expanding our current knowledge of vimentin as a structural cellular component towards additional roles as an active participant in cell signaling. Methods Our study investigates the immunological roles of extracellular vimentin (eVim) and its citrullinated form (CitVim) as a damage-associated molecular pattern (DAMP) engaging the Toll-like receptor 4 (TLR4) of human neutrophils. We used in vitro assays to study neutrophil migration through endothelial cell monolayers and activation markers such as NADPH oxidase subunit 2 (NOX2/gp91phox). The comparison of eVim with CitVim and its effect on human neutrophils was extended to the induction of extracellular traps (NETs) and phagocytosis of pathogens. Results Both eVim and CitVim interact with and trigger TLR4, leading to increased neutrophil migration and adhesion. CitVim stimulated the enhanced migratory ability of neutrophils, activation of NF-kappaB, and induction of NET formation mainly mediated through reactive oxygen species (ROS)-dependent and TLR4-dependent pathways. In contrast, neutrophils exposed to non-citrullinated vimentin exhibited higher efficiency in favoring pathogen phagocytosis, such as Escherichia coli and Candida albicans, compared to CitVim. Conclusions Our study identifies new functions of eVim in its native and modified forms as an extracellular matrix DAMP and highlights its importance in the modulation of immune system functions. The differential effects of eVim and CitVim on neutrophil functions highlight their potential as new molecular targets for therapeutic strategies aimed at differential regulation of neutrophil activity in different pathological conditions. This, in turn, opens new windows of therapeutic intervention in inflammatory and immunological diseases characterized by immune system dysfunction, in which eVim and CitVim play a key role.

The migration of cells through tight constricting spaces or along fibrous tracks in tissues is important for biological processes, such as embryogenesis, wound healing, and cancer metastasis, and depends on the mechanical properties of the cytoskeleton. Migratory cells often express and upregulate the intermediate filament protein vimentin. The viscoelasticity of vimentin networks in shear deformation has been documented, but its role in motility is largely unexplored. Here, we studied the effects of vimentin on cell motility and stiffness using mouse embryo fibroblasts derived from wild-type and vimentin-null mice. We find that loss of vimentin increases motility through small pores and along thin capillaries. Atomic force microscopy measurements reveal that the presence of vimentin enhances the perinuclear stiffness of the cell, to an extent that depends on surface ligand presentation and therefore signaling from extracellular matrix receptors. Together, our results indicate that vimentin hinders three- dimensional motility by providing mechanical resistance against large strains and may thereby protect the structural integrity of cells.

A growing body of experimental data indicates that ceragenins (CSAs), which mimic the physicochemical properties of the host's cationic antimicrobial peptide, hold promise for the development of a new group of broad-spectrum antimicrobials. Here, using a set of in vivo experiments, we assessed the potential of ceragenins in the eradication of an important etiological agent of nosocomial infections,