The adoptive transfer of T lymphocytes reprogrammed to target tumour cells has demonstrated potential for treatment of various cancers1-7. However, little is known about the long-term potential and clonal stability of the infused cells. Here we studied long-lasting CD19-redirected chimeric antigen receptor (CAR) T cells in two patients with chronic lymphocytic leukaemia1-4 who achieved a complete remission in 2010. CAR T cells remained detectable more than ten years after infusion, with sustained remission in both patients. Notably, a highly activated CD4+ population emerged in both patients, dominating the CAR T cell population at the later time points. This transition was reflected in the stabilization of the clonal make-up of CAR T cells with a repertoire dominated by a small number of clones. Single-cell profiling demonstrated that these long-persisting CD4+ CAR T cells exhibited cytotoxic characteristics along with ongoing functional activation and proliferation. In addition, longitudinal profiling revealed a population of gamma delta CAR T cells that prominently expanded in one patient concomitant with CD8+ CAR T cells during the initial response phase. Our identification and characterization of these unexpected CAR T cell populations provide novel insight into the CAR T cell characteristics associated with anti-cancer response and long-term remission in leukaemia.

Group A streptococci, a common human pathogen, secrete streptokinase, which activates the host's blood clot-dissolving protein, plasminogen. Streptokinase is highly specific for human plasminogen, exhibiting little or no activity against other mammalian species, including mouse. Here, a transgene expressing human plasminogen markedly increased mortality in mice infected with streptococci, and this susceptibility was dependent on bacterial streptokinase expression. Thus, streptokinase is a key pathogenicity factor and the primary determinant of host species specificity for group A streptococcal infection. In addition, local fibrin clot formation may be implicated in host defense against microbial pathogens.

Abstract Chimeric antigen receptor-modified (CAR) T cells targeting CD19 have mediated dramatic responses in relapsed/refractory acute lymphoblastic leukemia (ALL), yet a notable number of patients have CD19-positive relapse within one year of treatment. It remains unclear if the long-term response is associated with the characteristics of CAR T cells in infusion products, hindering the identification of biomarkers to predict therapeutic outcomes prior to treatment. Herein we present 101,326 single cell transcriptomes and surface protein landscape from the CAR T infusion products of 12 pediatric ALL patients upon CAR antigen-specific stimulation in comparison with TCR-mediated activation and controls. We observed substantial heterogeneity in the antigen-specific activation states, among which a deficiency of Th2 function was associated with CD19-positive relapsed patients (median remission 9.6 months) compared with very durable responders (remission>54 months). Proteomic profiles also revealed that the frequency of early memory T cell subsets, rather than activation or co-inhibitory signatures could distinguish CD19-positive relapse. Additionally, a deficit of type 1 helper and cytotoxic effector function and an enrichment for terminally differentiated CD8+ T cells exhibiting low cytokine polyfunctionality was associated with initial non-responders. By contrast, the single-cell transcriptomic data of unstimulated or TCR-activated CAR T cells failed to predict clinical responses. In aggregate, our results dissect the landscape of CAR-specific activation states in infusion products that can identify patients who do not develop a durable response to the therapy, and unveil the molecular mechanisms that may inform strategies to boost specific T cell function to maintain long term remission.

Abstract Background Praziquantel (PZQ) has been the first line antischistosomal drug for all species of Schistosoma , and the only available drug for schistosomiasis japonica, without any alternative drugs since the 1980s. However, PZQ cannot prevent reinfection, and cannot cure schistosomiasis thoroughly because of its poor activity against juvenile schistosomes. In addition, reliance on a single drug is extremely dangerous, the development and spread of resistance to PZQ is becoming a great concern. Therefore, development of novel drug candidates for treatment and control of schistosomiasis is urgently needed. Methodologys/Principal findings A novel PZQ derivative P96 was synthesized with the substitution of cyclohexyl by cyclopentyl. We investigated the in vitro and in vivo activities of our drug candidate P96 against different developmental stages of S. japonicum . Parasitological studies and scanning electron microscopy were used to study the primary action characteristics of P96 in vitro . Both mouse and rabbit models were employed to evaluate schistosomicidal efficacy of P96 in vivo . Besides calculation of worm reduction rate and egg reduction rate, quantitative real-time PCR was used to evaluate the in vivo antischistosomal activity of P96 at molecular level. In vitro , after 24h exposure, P96 demonstrated the highest activities against both juvenile and adult worm of S. japonicum in comparison to PZQ. The antischistosomal efficacy was concentration-dependent, with P96 at 50μM demonstrating the most evident schistosomicidal effect. Scanning electron microscopy demonstrated that P96 caused more severe damages to schistosomula and adult worm tegument compared to PZQ. In vivo , our results showed that P96 was effective against S. japonicum at all developmental stages. Notably, its efficacy against young stage worms was significantly improved compared to PZQ. Moreover, P96 retained the high activity comparable to PZQ against the adult worm of S. japonicum . Conclusions P96 is a promising drug candidate for chemotherapy of schistosomiasis japonica, which has broad spectrum of action against various developmental stage, potentially addressing the deficiency of PZQ. It might be promoted as a drug candidate for use either alone or in combination with PZQ for the treatment of schistosomiasis. Author Summary Schistosomiasis is one of the neglected tropical diseases caused by infection of Schistosoma spp . Currently, in the absence of effective vaccines for schistosomiasis, PZQ is the first line drug chosen for the treatment and control of schistosomiasis in most developing countries. However, after long-term and large-scale administration of PZQ, drug-resistance has been a great concern. Therefore, there is a need for new therapies. In this study, with the aim of preventing the formation of less effective metabolite 4- trans -cyclohexanol, a novel PZQ derivative, P96, is synthesized with the cyclohexyl group substituted by cyclopentyl group. It is this small modification that gives us a big surprise. In vitro , all the biological assessments, including viability reduction rate and morphological properties by scanning electron microscopy, demonstrate that P96 has superior anti-schistosomula activity compared to PZQ, and retains similar or even higher anti-adult S. japonicum activity to PZQ. The antischistosomal effect of P96 is dose-dependent. In vivo , P96 displays high efficacy against all developmental stages of S. japonicum , with significantly improved efficacy against young stage worms compared to PZQ. Furthermore, the quantitative detection results of specific circulatory SjR2 DNA prove that P96 has similar activity to PZQ against adult schistosome at molecular level in rabbit sera with infection of schistosomiasis. In conclusion, the novel PZQ derivative, P96 is a promising drug candidate for chemotherapy of schistosomiasis, potentially addressing the deficiency of PZQ, and might be promoted for use either alone or in combination with PZQ for treatment and control of schistosomiasis.

Integrin αEβ7 (CD103) can interact with E-cadherin and promote T cell retention in epithelial tissue. However, whether the expression of CD103 on chimeric antigen receptor (CAR)-T cells may augment T cell anti-tumor activity remains unknown. Using a preclinical model, we demonstrate that CD103 engineering of human CAR-T cells significantly improves their therapeutic effects on eliminating pre-established E-cadherin expressing tumor cells in immune deficient NOD.scid.Il2Rγcnull (NSG) mice. Human T cells that were engineered with CAR containing 4-1BB and CD3zeta intracellular signaling domains (named BBz) expressed reduced level of CD103 in mice model. Ex vivo assays confirmed the effect of 4-1BB on repressing CD103 expression in CAR-T cells. On the other hand, we generated CD103 expressing CAR-T cells by introducing the αE gene into the CAR structure (named CD103-BBz CAR-T cells). As compared to BBz CAR-T cells, CD103-BBz CAR-T cells produced higher levels of IL-2 and underwent greater expansion in cultures and acquired greater capacity to control the growth and metastasis of E-cadherin expressing lymphoma cells in NSG mice. This effect of CD103-BBz CAR-T cells was associated with their increased capacity to infiltrate into the tumor and persist in vivo, leading to significantly improved overall survival of lymphoma mice. Our findings suggest that engineering tumor-reactive T cells with CD103 may represent a novel strategy to improve adoptive T cells anti-tumor efficacy, and this strategy may have broad implication in the epithelial solid tumor treatment.

Abstract Despite the prevalence of obesity and related health consequences around the globe, effective treatments for inducing healthy weight loss are still lacking. Celastrol is a pentacyclic triterpene that was recently identified as a potent anti-obesity agent. Celastrol increases sensitivity to leptin, but the molecular target of celastrol is unknown. Therefore, the mechanisms by which this agent exerts its anti-obesity effect remain elusive. Using tissue-specific ABPP (activity-based protein profiling), we found that PFKM, a rate-limiting enzyme for glycolysis in skeletal muscle, is a direct target of celastrol. Celastrol inhibited PFKM enzymatic activity, and Pfkm knockout mice were resistant to a high fat diet, were hypersensitive to exogenous leptin, and were unresponsive to celastrol. PFKM inhibition led to activation of AMPK and inactivation of ACC in cultured myotubes and mouse skeletal muscle. Specific loss of AMPK in muscle significantly attenuated the anti-obesity effects of celastrol. Further, PFKM inhibition and subsequent activation of the AMPK/ACC signaling pathway reduced levels of free fatty acids by switching energy expenditure and consequently decreasing levels of SOCS1 expression, which are both required for leptin sensitization in 293t/hLepRb cells and mice. Finally, using a high throughput compound screen we identified an alternative PFKM inhibitor, 3-79, which exhibits a strong anti-obesity effect and non-covalent binding capacity. This compound is a promising agent for treating obesity in the clinic.

Spotted fever group Rickettsia obligately reside in the cytosol where they parasitize over fifty metabolites from their hosts. However, the role for metabolite acquisition in pathogenesis remains unclear. Here, we find that depletion of the abundant low molecular weight thiol glutathione led to an impaired ability of Rickettsia parkeri to form plaques. Super-resolution microscopy revealed that glutathione depletion with buthionine sulfoximine (BSO) in endothelial or epithelial cells led to the formation of bacterial chains that increased in length over time. Chained bacteria had fewer actin-tails and were impeded for their ability to spread from cell to cell. Glutathione depletion also caused an increased frequency of colocalization between the bacterial surface and polyubiquitin. R. parkeri was significantly more restricted upon glutathione depletion in primary macrophages than in epithelial cells in a mechanism that avoided activating the inflammasome and the production of type I interferon. Together, these data suggest that host glutathione is critical for rickettsial septation, actin-based motility, avoiding ubiquitylation, and survival in immune cells.

The field of therapeutic peptides is experiencing a surge, fueled by their advantageous features. These include predictable metabolism, enhanced safety profile, high selectivity, and reduced off-target effects compared with small-molecule drugs. Despite progress in addressing limitations associated with peptide drugs, a significant bottleneck remains: the absence of a large-scale in silico screening method for a given protein target structure. Such methods have proven invaluable in accelerating small-molecule drug discovery. The high flexibility of peptide structures and the large diversity of peptide sequences greatly hinder the development of urgently needed computational methods. Here, we report a method called MDockPeP2_VS to address these challenges. It integrates molecular docking with structural conservation between protein folding and protein-peptide binding. Briefly, we discovered that when the interfacial residues are conserved, a sequence fragment derived from a monomeric protein exhibits a high propensity to bind a target protein with a similar conformation. This valuable insight significantly reduces the search space for peptide conformations, resulting in a substantial reduction in computational time and making in silico peptide screening practical. We applied MDockPeP2_VS to develop peptide inhibitors targeting the TEM-1 β-lactamase of

Adenovirus-derived dodecamer (ADDomer) nanoparticles comprise 60 copies of Adenovirus penton base protein (PBP). ADDomer is thermostable, rendering the storage, transport and deployment of ADDomer-based therapeutics independent of a cold-chain. To expand the scope of ADDomer nanoparticles for new applications, we engineered ADDobodies. ADDobodies represent the crown domain of the PBP, genetically separated from its multimerization domain. We inserted heterologous sequences into hyper-variable loops in the crown domain. The resulting ADDobodies were expressed at high yields in Escherichia coli, are monomeric and maintain thermostability. We solved the X-ray structure of an ADDobody prototype validating our design. We demonstrated that ADDobodies can be used to select a specific binder against a target in in vitro selection experiments using ribosome display, with an enrichment factor of ~104-fold in one selection round. We show that ADDobodies can be converted back into ADDomers by genetically reconnecting the selected ADDobody with the PBP multimerization domain from a different species, giving rise to a multivalent nanoparticle, called Chimera, confirmed by a 2.2 A structure determined by cryogenic electron microscopy (cryo-EM). Chimera comprises 60 binding sites, resulting in ultra-high, picomolar avidity to the target.