Abstract T cell exhaustion limits anti-tumor immunity, but the molecular determinants of this process remain poorly understood. Using a chronic antigen stimulation assay, we performed genome-wide CRISPR/Cas9 screens to systematically discover genetic regulators of T cell exhaustion, which identified an enrichment of epigenetic factors. In vivo CRISPR screens in murine and human tumor models demonstrated that perturbation of several epigenetic regulators, including members of the INO80 and BAF chromatin remodeling complexes, improved T cell persistence in tumors. In vivo paired CRISPR perturbation and single-cell RNA sequencing revealed distinct transcriptional roles of each complex and that depletion of canonical BAF complex members, including Arid1a , resulted in the maintenance of an effector program and downregulation of terminal exhaustion-related genes in tumor-infiltrating T cells. Finally, Arid1a -depletion limited the global acquisition of chromatin accessibility associated with T cell exhaustion and led to improved anti-tumor immunity after adoptive cell therapy. In summary, we provide a comprehensive atlas of the genetic regulators of T cell exhaustion and demonstrate that modulation of the epigenetic state of T cell exhaustion can improve T cell responses in cancer immunotherapy.

Abstract A diverse set of driver genes, such as regulators of DNA methylation, RNA splicing, and chromatin remodeling, have been associated with pre-malignant clonal expansion of hematopoietic stem cells (HSCs). The factors mediating expansion of these mutant clones remain largely unknown, partially due to a paucity of large cohorts with longitudinal blood sampling. To circumvent this limitation, we developed and validated a method to infer clonal expansion rate from single timepoint data called PACER (passenger-approximated clonal expansion rate). Applying PACER to 5,071 persons with clonal hematopoiesis accurately recapitulated the known fitness effects due to different driver mutations. A genome-wide association study of PACER revealed that a common inherited polymorphism in the TCL1A promoter was associated with slower clonal expansion. Those carrying two copies of this protective allele had up to 80% reduced odds of having driver mutations in TET2, ASXL1, SF3B1, SRSF2 , and JAK2 , but not DNMT3A. TCL1A was not expressed in normal or DNMT3A -mutated HSCs, but the introduction of mutations in TET2 or ASXL1 by CRISPR editing led to aberrant expression of TCL1A and expansion of HSCs in vitro. These effects were abrogated in HSCs from donors carrying the protective TCL1A allele. Our results indicate that the fitness advantage of multiple common driver genes in clonal hematopoiesis is mediated through TCL1A activation. PACER is an approach that can be widely applied to uncover genetic and environmental determinants of pre-malignant clonal expansion in blood and other tissues.