Summary Inborn errors of human IFN-γ immunity underlie mycobacterial disease. We report a patient with mycobacterial disease due to an inherited deficiency of the transcription factor T-bet. This deficiency abolishes the expression of T-bet target genes, including IFNG , by altering chromatin accessibility and DNA methylation in CD4 + T cells. The patient has profoundly diminished counts of mycobacterial-reactive circulating NK, invariant NKT (iNKT), mucosal-associated invariant T (MAIT), and Vδ2 + γδ T lymphocytes, and of non-mycobacterial-reactive classic T H 1 lymphocytes, the remainders of which also produce abnormally low amounts of IFN-γ. Other IFN-γ-producing lymphocyte subsets however develop normally, but with low levels of IFN-γ production, with exception of Vδ2 − γδ T lymphocytes, which produce normal amounts of IFN-γ in response to non-mycobacterial stimulation, and non-classic T H 1 (T H 1*) lymphocytes, which produce IFN-γ normally in response to mycobacterial antigens. Human T-bet deficiency thus underlies mycobacterial disease by preventing the development of, and IFN-γ production by, innate (NK) and innate-like adaptive lymphocytes (iNKT, MAIT, and Vδ2 + γδ T cells), with mycobacterial-specific, IFN-γ-producing, purely adaptive αβ T H 1* cells unable to compensate for this deficit.

Abstract Immunosuppressive elements within the tumor microenvironment such as Tumor Associated Macrophages (TAMs) can present a barrier to successful anti-tumor responses by cytolytic T cells. We employed preclinical syngeneic p53 null mouse models of triple negative breast cancer (TNBC) to develop a treatment regimen that harnessed the immunostimulatory effects of low-dose cyclophosphamide coupled with the pharmacologic inhibition of TAMs using either a small molecule CSF1R inhibitor or an anti-CSF1R antibody. This therapeutic combination was used to successfully treat several highly aggressive TNBC murine mammary tumors and lung metastasis. Using this regimen and single cell RNA sequencing we characterized tumor infiltrating lymphocytes (TILs) including helper T cells and antigen-presenting B cells that were highly enriched in good responders to combination therapy. Using high dimensional imaging techniques, we identified the close spatial localization of B220+ CD86+ activated B cells and CD4+ T cells in tertiary lymphoid structures that were present up to 6 weeks post-treatment in one model that also exhibited long-term tumor regression post-treatment. We also characterized the transcriptional and metabolic heterogeneity of TAMS in these two closely related claudin-low/mesenchymal subtype tumor models with differential treatment responses. A murine TAM signature derived from the T12 model is highly expressed and conserved in human claudin-low breast cancers, and high expression of the T12 signature correlated with reduced overall survival. This T12 tumor TAM signature may help identify human claudin-low breast cancer patients that will benefit from the combination of cyclophosphamide and anti-CSF1R therapy. These studies illustrate the complexity of the tumor immune microenvironment and highlight different immune responses that result from rationale combinations of immunotherapy. Significance A treatment regimen that harnessed the immunostimulatory effects of cyclophosphamide coupled with the inhibition of CSF1R was used to successfully treat several highly aggressive claudin-low TNBC murine mammary tumors and lung metastasis.

Microenvironment niches determine cellular fates of metastatic cancer cells. However, robust and unbiased approaches to identify niche components and their molecular profiles are lacking. We established Sortase A-Based Microenvironment Niche Tagging (SAMENT), which selectively labels cells encountered by cancer cells during metastatic colonization. SAMENT was applied to multiple cancer models colonizing the same organ and the same cancer to different organs. Common metastatic niche features include macrophage enrichment and T cell depletion. Macrophage niches are phenotypically diverse between different organs. In bone, macrophages express the estrogen receptor alpha (ERα) and exhibit active ERα signaling in male and female hosts. Conditional knockout of

SUMMARY Bone represents congenial soil for metastatic seeds and is frequently affected by metastasis of multiple cancer types. The histological and molecular characteristics of bone metastases (BMs) are diverse but poorly understood. Herein, we performed single-cell RNA-seq on 34 BMs from 6 cancer types and identified 3 ecosystem archetypes characterized by enrichment of macrophages/osteoclasts (Mφ-OC), regulatory/exhausted T cells (Treg-Tex), and monocytes (Mono), respectively. Breast cancer BMs are mostly the Mφ-OC archetype driven by the osteolytic vicious cycle, whereas kidney cancers BMs mainly belong to the Treg-Tex archetype that lacks osteoclasts. Lung cancers BMs evenly distributed across all archetypes. Further analyses revealed parallel mechanisms of immunosuppression and bone remodeling. Elevated estrogen signaling distinguishes macrophages in the Mφ-OC subtype, which was investigated in a companion study. Together, we elucidated that divergent mechanisms toward bone colonization and that BMs of different origins can adopt the same mechanism through convergent evolution or adaptation. HIGHLIGHTS Analyses of bone metastases from 6 cancer types revealed three immune archetypes. Archetypes diverge on immune trajectories, and features of tumor and stromal cells. Dominant cell type in each archetype undergoes convergent evolution. Regulatory networks converge on osteoclasts and Tregs to drive archetype formation. Graphic Abstract

Adaptive immunity is critical to eliminate malignant cells, while multiple tumor-intrinsic factors can alter this protective function. Melanoma antigen-A4 (MAGE-A4), a cancer-testis antigen, is expressed in several solid tumors and correlates with poor survival in non-small cell lung cancer (NSCLC), but its role in altering antitumor immunity remains unclear. We found that expression of MAGE-A4 was highly associated with the loss of