In humans, TGFβ signalling is associated with lack of response to immunotherapy in immune-excluded tumours; in mouse models of this immune phenotype, robust tumour infiltration by T cells and tumour regression are observed only when checkpoint inhibition is combined with inhibition of TGFβ signalling. Immune checkpoint blockade is showing clinical promise in the treatment of several cancer types, but the determinants of response need to be better established. Sanjeev Mariathasan and colleagues show that specific immune cell phenotypes and a high neoantigen burden are predictors of good responses to therapy with atezolizumab, an anti-PD-L1 agent, in patients with metastatic urothelial carcinoma. Lack of response to therapy is associated with increased TGFβ signalling in fibroblasts in the tumour microenvironment. Combining TGFβ blockade with immune checkpoint blockade in mouse models increases the anti-tumour efficacy of the therapy, suggesting that identifying and targeting microenvironmental regulators of anti-tumour immunity may increase the reach of immunotherapy approaches. Therapeutic antibodies that block the programmed death-1 (PD-1)–programmed death-ligand 1 (PD-L1) pathway can induce robust and durable responses in patients with various cancers, including metastatic urothelial cancer1,2,3,4,5. However, these responses only occur in a subset of patients. Elucidating the determinants of response and resistance is key to improving outcomes and developing new treatment strategies. Here we examined tumours from a large cohort of patients with metastatic urothelial cancer who were treated with an anti-PD-L1 agent (atezolizumab) and identified major determinants of clinical outcome. Response to treatment was associated with CD8+ T-effector cell phenotype and, to an even greater extent, high neoantigen or tumour mutation burden. Lack of response was associated with a signature of transforming growth factor β (TGFβ) signalling in fibroblasts. This occurred particularly in patients with tumours, which showed exclusion of CD8+ T cells from the tumour parenchyma that were instead found in the fibroblast- and collagen-rich peritumoural stroma; a common phenotype among patients with metastatic urothelial cancer. Using a mouse model that recapitulates this immune-excluded phenotype, we found that therapeutic co-administration of TGFβ-blocking and anti-PD-L1 antibodies reduced TGFβ signalling in stromal cells, facilitated T-cell penetration into the centre of tumours, and provoked vigorous anti-tumour immunity and tumour regression. Integration of these three independent biological features provides the best basis for understanding patient outcome in this setting and suggests that TGFβ shapes the tumour microenvironment to restrain anti-tumour immunity by restricting T-cell infiltration.

Dendritic cells (DCs) initiate and control immune responses. Plasmacytoid DCs (pDCs) represent a unique DC subset able to promptly release large amounts of type I interferon (IFN-alphabeta) upon viral encounter. Here we report that depletion of pDCs from human blood mononuclear cells abrogates the secretion of specific and polyclonal IgGs in response to influenza virus. Furthermore, purified pDCs triggered with virus induce CD40-activated B cells to differentiate into plasma cells. Two pDC cytokines act sequentially, with IFN-alphabeta generating non-Ig-secreting plasma blasts and IL-6 inducing their differentiation into Ig-secreting plasma cells. These plasma cells display the high levels of CD38 found on tissue plasma cells. Thus, pDCs are critical for the generation of plasma cells and antibody responses.

Abstract Dendritic cells (DCs) have a unique ability to stimulate naive T cells. Recent evidence suggests that distinct DC subsets direct different classes of immune responses in vitro and in vivo. In humans, the monocyte-derived CD11c+ DCs induce T cells to produce Th1 cytokines in vitro, whereas the CD11c− plasmacytoid T cell-derived DCs elicit the production of Th2 cytokines. In this paper we report that administration of either Flt3-ligand (FL) or G-CSF to healthy human volunteers dramatically increases distinct DC subsets, or DC precursors, in the blood. FL increases both the CD11c+ DC subset (48-fold) and the CD11c− IL-3R+ DC precursors (13-fold). In contrast, G-CSF only increases the CD11c− precursors (>7-fold). Freshly sorted CD11c+ but not CD11c− cells stimulate CD4+ T cells in an allogeneic MLR, whereas only the CD11c− cells can be induced to secrete high levels of IFN-α, in response to influenza virus. CD11c+ and CD11c− cells can mature in vitro with GM-CSF + TNF-α or with IL-3 + CD40 ligand, respectively. These two subsets up-regulate MHC class II costimulatory molecules as well as the DC maturation marker DC-lysosome-associated membrane protein, and they stimulate naive, allogeneic CD4+ T cells efficiently. These two DC subsets elicit distinct cytokine profiles in CD4+ T cells, with the CD11c− subset inducing higher levels of the Th2 cytokine IL-10. The differential mobilization of distinct DC subsets or DC precursors by in vivo administration of FL and G-CSF offers a novel strategy to manipulate immune responses in humans.

Sensory and signaling pathways are exquisitely organized in primary cilia. Bardet-Biedl syndrome (BBS) patients have compromised cilia and signaling. BBS proteins form the BBSome, which binds Rabin8, a guanine nucleotide exchange factor (GEF) activating the Rab8 GTPase, required for ciliary assembly. We now describe serum-regulated upstream vesicular transport events leading to centrosomal Rab8 activation and ciliary membrane formation. Using live microscopy imaging, we show that upon serum withdrawal Rab8 is observed to assemble the ciliary membrane in ∼100 min. Rab8-dependent ciliary assembly is initiated by the relocalization of Rabin8 to Rab11-positive vesicles that are transported to the centrosome. After ciliogenesis, Rab8 ciliary transport is strongly reduced, and this reduction appears to be associated with decreased Rabin8 centrosomal accumulation. Rab11-GTP associates with the Rabin8 COOH-terminal region and is required for Rabin8 preciliary membrane trafficking to the centrosome and for ciliogenesis. Using zebrafish as a model organism, we show that Rabin8 and Rab11 are associated with the BBS pathway. Finally, using tandem affinity purification and mass spectrometry, we determined that the transport protein particle (TRAPP) II complex associates with the Rabin8 NH 2 -terminal domain and show that TRAPP II subunits colocalize with centrosomal Rabin8 and are required for Rabin8 preciliary targeting and ciliogenesis.

In response to inflammatory stimuli, dendritic cells (DCs) trigger the process of maturation, a terminal differentiation program required to initiate T-lymphocyte responses. A hallmark of maturation is down-regulation of endocytosis, which is widely assumed to restrict the ability of mature DCs to capture and present antigens encountered after the initial stimulus. We found that mature DCs continue to accumulate antigens, especially by receptor-mediated endocytosis and phagocytosis. Internalized antigens are transported normally to late endosomes and lysosomes, loaded onto MHC class II molecules (MHCII), and then presented efficiently to T cells. This occurs despite the fact that maturation results in the general depletion of MHCII from late endocytic compartments, with MHCII enrichment being typically thought to be a required feature of antigen processing and peptide loading compartments. Internalized antigens can also be cross-presented on MHC class I molecules, without any reduction in efficiency relative to immature DCs. Thus, although mature DCs markedly down-regulate their capacity for macropinocytosis, they continue to capture, process, and present antigens internalized via endocytic receptors, suggesting that they may continuously initiate responses to newly encountered antigens during the course of an infection.

Abstract Plasma membrane rupture (PMR) in dying cells undergoing pyroptosis or apoptosis requires the cell-surface protein NINJ1 1 . PMR releases pro-inflammatory cytoplasmic molecules, collectively called damage-associated molecular patterns (DAMPs), that activate immune cells. Therefore, inhibiting NINJ1 and PMR may limit the inflammation that is associated with excessive cell death. Here we describe an anti-NINJ1 monoclonal antibody that specifically targets mouse NINJ1 and blocks oligomerization of NINJ1, preventing PMR. Electron microscopy studies showed that this antibody prevents NINJ1 from forming oligomeric filaments. In mice, inhibition of NINJ1 or Ninj1 deficiency ameliorated hepatocellular PMR induced with TNF plus d -galactosamine, concanavalin A, Jo2 anti-Fas agonist antibody or ischaemia–reperfusion injury. Accordingly, serum levels of lactate dehydrogenase, the liver enzymes alanine aminotransaminase and aspartate aminotransferase, and the DAMPs interleukin 18 and HMGB1 were reduced. Moreover, in the liver ischaemia–reperfusion injury model, there was an attendant reduction in neutrophil infiltration. These data indicate that NINJ1 mediates PMR and inflammation in diseases driven by aberrant hepatocellular death.

ABSTRACT Antigen cross presentation, whereby exogenous antigens are presented by MHC class I molecules to CD8+ T cells, is essential for generating adaptive immunity to pathogens and tumor cells ( 1 ). Following endocytosis, it is widely understood that protein antigens must be transferred from endosomes to the cytosol where they are subject to ubiquitination and proteasome degradation prior to being translocated into the endoplasmic reticulum (ER), or possibly endosomes, via the TAP1/TAP2 complex ( 2, 3 ). Revealing how antigens egress from endocytic organelles (endosome-to-cytosol transfer, ECT), however, has proved vexing. Here, we used two independent screens to identify the hydrogen peroxide-transporting channel aquaporin-3 (AQP3) as a regulator of ECT. AQP3 overexpression increased ECT, whereas AQP3 knockout or knockdown decreased ECT. Mechanistically, AQP3 appears to be important for hydrogen peroxide entry into the endosomal lumen where it affects lipid peroxidation and subsequent antigen release. AQP3-mediated regulation of ECT was functionally significant, as AQP3 modulation had a direct impact on the efficiency of antigen cross presentation in vitro . Finally, AQP3 -/- mice exhibited a reduced ability to mount an anti-viral response and cross present exogenous extended peptide. Together, these results indicate that the AQP3-mediated transport of hydrogen peroxide can regulate endosomal lipid peroxidation and suggest that compromised membrane integrity and coordinated release of endosomal cargo is a likely mechanism for ECT.