Mouse and human dendritic cells (DCs) are composed of functionally specialized subsets, but precise interspecies correlation is currently incomplete. Here, we showed that murine lung and gut lamina propria CD11b+ DC populations were comprised of two subsets: FLT3- and IRF4-dependent CD24+CD64− DCs and contaminating CSF-1R-dependent CD24−CD64+ macrophages. Functionally, loss of CD24+CD11b+ DCs abrogated CD4+ T cell-mediated interleukin-17 (IL-17) production in steady state and after Aspergillus fumigatus challenge. Human CD1c+ DCs, the equivalent of murine CD24+CD11b+ DCs, also expressed IRF4, secreted IL-23, and promoted T helper 17 cell responses. Our data revealed heterogeneity in the mouse CD11b+ DC compartment and identifed mucosal tissues IRF4-expressing DCs specialized in instructing IL-17 responses in both mouse and human. The demonstration of mouse and human DC subsets specialized in driving IL-17 responses highlights the conservation of key immune functions across species and will facilitate the translation of mouse in vivo findings to advance DC-based clinical therapies.

Dendritic cell (DC)-mediated cross-presentation of exogenous antigens acquired in the periphery is critical for the initiation of CD8+ T cell responses. Several DC subsets are described in human tissues but migratory cross-presenting DCs have not been isolated, despite their potential importance in immunity to pathogens, vaccines, and tumors and tolerance to self. Here, we identified a CD141hi DC present in human interstitial dermis, liver, and lung that was distinct from the majority of CD1c+ and CD14+ tissue DCs and superior at cross-presenting soluble antigens. Cutaneous CD141hi DCs were closely related to blood CD141+ DCs, and migratory counterparts were found among skin-draining lymph node DCs. Comparative transcriptomic analysis with mouse showed tissue DC subsets to be conserved between species and permitted close alignment of human and mouse DC subsets. These studies inform the rational design of targeted immunotherapies and facilitate translation of mouse functional DC biology to the human setting.

Blood of both humans and mice contains 2 main monocyte subsets. Here, we investigated the extent of their similarity using a microarray approach. Approximately 270 genes in humans and 550 genes in mice were differentially expressed between subsets by 2-fold or more. More than 130 of these gene expression differences were conserved between mouse and human monocyte subsets. We confirmed numerous of these differences at the cell surface protein level. Despite overall conservation, some molecules were conversely expressed between the 2 species' subsets, including CD36, CD9, and TREM-1. Other differences included a prominent peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) signature in mouse monocytes, which is absent in humans, and strikingly opposed patterns of receptors involved in uptake of apoptotic cells and other phagocytic cargo between human and mouse monocyte subsets. Thus, whereas human and mouse monocyte subsets are far more broadly conserved than currently recognized, important differences between the species deserve consideration when models of human disease are studied in mice.

The genetic analysis of human primary immunodeficiencies has defined the contribution of specific cell populations and molecular pathways in the host defense against infection. Disseminated infection caused by bacille Calmette–Guérin (BCG) vaccines is an early manifestation of primary immunodeficiencies, such as severe combined immunodeficiency. In many affected persons, the cause of disseminated BCG disease is unexplained.

Langerin is a C-type lectin receptor that recognizes glycosylated patterns on pathogens. Langerin is used to identify human and mouse epidermal Langerhans cells (LCs), as well as migratory LCs in the dermis and the skin draining lymph nodes (DLNs). Using a mouse model that allows conditional ablation of langerin+ cells in vivo, together with congenic bone marrow chimeras and parabiotic mice as tools to differentiate LC- and blood-derived dendritic cells (DCs), we have revisited the origin of langerin+ DCs in the skin DLNs. Our results show that in contrast to the current view, langerin+CD8− DCs in the skin DLNs do not derive exclusively from migratory LCs, but also include blood-borne langerin+ DCs that transit through the dermis before reaching the DLN. The recruitment of circulating langerin+ DCs to the skin is dependent on endothelial selectins and CCR2, whereas their recruitment to the skin DLNs requires CCR7 and is independent of CD62L. We also show that circulating langerin+ DCs patrol the dermis in the steady state and migrate to the skin DLNs charged with skin antigens. We propose that this is an important and previously unappreciated element of immunosurveillance that needs to be taken into account in the design of novel vaccine strategies.

Abstract The human syndrome of dendritic cell, monocyte, B and natural killer lymphoid deficiency presents as a sporadic or autosomal dominant trait causing susceptibility to mycobacterial and other infections, predisposition to myelodysplasia and leukemia, and, in some cases, pulmonary alveolar proteinosis. Seeking a genetic cause, we sequenced the exomes of 4 unrelated persons, 3 with sporadic disease, looking for novel, heterozygous, and probably deleterious variants. A number of genes harbored novel variants in person, but only one gene, GATA2, was mutated in all 4 persons. Each person harbored a different mutation, but all were predicted to be highly deleterious and to cause loss or mutation of the C-terminal zinc finger domain. Because GATA2 is the only common mutated gene in 4 unrelated persons, it is highly probable to be the cause of dendritic cell, monocyte, B, and natural killer lymphoid deficiency. This disorder therefore constitutes a new genetic form of heritable immunodeficiency and leukemic transformation.

Langerhans cell histiocytosis (LCH) is a clonal disorder with elusive etiology, characterized by the accumulation of CD207(+) dendritic cells (DCs) in inflammatory lesions. Recurrent BRAF-V600E mutations have been reported in LCH. In this study, lesions from 100 patients were genotyped, and 64% carried the BRAF-V600E mutation within infiltrating CD207(+) DCs. BRAF-V600E expression in tissue DCs did not define specific clinical risk groups but was associated with increased risk of recurrence. Strikingly, we found that patients with active, high-risk LCH also carried BRAF-V600E in circulating CD11c(+) and CD14(+) fractions and in bone marrow (BM) CD34(+) hematopoietic cell progenitors, whereas the mutation was restricted to lesional CD207(+) DC in low-risk LCH patients. Importantly, BRAF-V600E expression in DCs was sufficient to drive LCH-like disease in mice. Consistent with our findings in humans, expression of BRAF-V600E in BM DC progenitors recapitulated many features of the human high-risk LCH, whereas BRAF-V600E expression in differentiated DCs more closely resembled low-risk LCH. We therefore propose classification of LCH as a myeloid neoplasia and hypothesize that high-risk LCH arises from somatic mutation of a hematopoietic progenitor, whereas low-risk disease arises from somatic mutation of tissue-restricted precursor DCs.

Abstract Bone marrow mesenchymal stem cells (MSC) have potent immunosuppressive properties and have been advocated for therapeutic use in humans. The nature of their suppressive capacity is poorly understood but is said to be a primitive stem cell function. Demonstration that adult stromal cells such as fibroblasts (Fb) can modulate T cells would have important implications for immunoregulation and cellular therapy. In this report, we show that dermal Fb inhibit allogeneic T cell activation by autologously derived cutaneous APCs and other stimulators. Fb mediate suppression through soluble factors, but this is critically dependent on IFN-γ from activated T cells. IFN-γ induces IDO in Fb, and accelerated tryptophan metabolism is at least partly responsible for suppression of T cell proliferation. T cell suppression is reversible, and transient exposure to Fb during activation reprograms T cells, increasing IL-4 and IL-10 secretion upon restimulation. Increased Th2 polarization by stromal cells is associated with amelioration of pathological changes in a human model of graft-vs-host disease. Dermal Fb are highly clonogenic in vitro, suggesting that Fb-mediated immunosuppression is not due to outgrowth of rare MSC, although dermal Fb remain difficult to distinguish from MSC by phenotype or transdifferentiation capacity. These results suggest that immunosuppression is a general property of stromal cells and that dermal Fb may provide an alternative and accessible source of cellular therapy.

Congenital or acquired cellular deficiencies in humans have the potential to reveal much about normal hematopoiesis and immune function. We show that a recently described syndrome of monocytopenia, B and NK lymphoid deficiency additionally includes the near absence of dendritic cells. Four subjects showed severe depletion of the peripheral blood HLA-DR+ lineage− compartment, with virtually no CD123+ or CD11c+ dendritic cells (DCs) and very few CD14+ or CD16+ monocytes. The only remaining HLA-DR+ lineage− cells were circulating CD34+ progenitor cells. Dermal CD14+ and CD1a+ DC were also absent, consistent with their dependence on blood-derived precursors. In contrast, epidermal Langerhans cells and tissue macrophages were largely preserved. Combined loss of peripheral DCs, monocytes, and B and NK lymphocytes was mirrored in the bone marrow by complete absence of multilymphoid progenitors and depletion of granulocyte-macrophage progenitors. Depletion of the HLA-DR+ peripheral blood compartment was associated with elevated serum fms-like tyrosine kinase ligand and reduced circulating CD4+CD25hiFoxP3+ T cells, supporting a role for DC in T reg cell homeostasis.