Exciting progress in the field of cancer immunotherapy has renewed the urgency of the need for basic studies of immunoregulation in both adaptive cell lineages and innate cell lineages. Here we found a central role for major histocompatibility complex (MHC) class I in controlling the phagocytic function of macrophages. Our results demonstrated that expression of the common MHC class I component β2-microglobulin (β2M) by cancer cells directly protected them from phagocytosis. We further showed that this protection was mediated by the inhibitory receptor LILRB1, whose expression was upregulated on the surface of macrophages, including tumor-associated macrophages. Disruption of either MHC class I or LILRB1 potentiated phagocytosis of tumor cells both in vitro and in vivo, which defines the MHC class I-LILRB1 signaling axis as an important regulator of the effector function of innate immune cells, a potential biomarker for therapeutic response to agents directed against the signal-regulatory protein CD47 and a potential target of anti-cancer immunotherapy.

Abstract The rapid spread and dominance of the Omicron SARS-CoV-2 over its Delta variant has posed severe global challenges. While extensive research on the role of the Receptor Binding Domain on viral infectivity and vaccine sensitivity has been documented, the role of the spike 681 PRRAR/SV 687 polybasic motif is less clear. Here we monitored infectivity and vaccine sensitivity of Omicron SARS-CoV-2 pseudovirus against sera samples that were drawn four months post administration of the third dose of BNT162b2 mRNA vaccine. Our findings show that relative to Wuhan-Hu and Delta SARS-CoV-2, Omicron displayed enhanced infectivity and a sharp decline in its sensitivity to vaccine-induced neutralizing antibodies. Furthermore, while the spike proteins form Wuhan-Hu (P681), Omicron (H681) and BA.2 (H681) pseudoviruses modestly promoted cell fusion and syncytia formation, Delta spike (P681R) displayed enhanced fusogenic activity and syncytia formation capability. Live-viruses plaque formation assays confirmed these findings and demonstrated that relatively to the Wuhan-Hu and Omicron SARS-CoV-2, Delta formed more plaques that were smaller in size. Introducing a single P681R point mutation within the Wuhan-Hu spike, or H681R within Omicron spike, restored fusion potential to similar levels observed for Delta spike. Conversely, a R681P point mutation within Delta spike efficiency abolished fusion potential. We conclude that over time, the efficiency of the third dose of the Pfizer vaccine against SARS CoV-2 is waned, and cannot neutralize Omicron. We further verify that the P681 position of the viral spike dictates fusogenicity and syncytia formation.

Abstract Expression levels of circadian clock genes, which regulate 24-hour rhythms of behavior and physiology, have been shown to change with age. However, a study holistically linking aging and circadian gene expression is missing. Using the colonial chordate Botryllus schlosseri , we combined transcriptome sequencing and stem cell-mediated aging phenomena to test how circadian gene expression changes with age. This revealed that B. schlosseri clock and clock-controlled genes oscillate organism-wide, with daily, age-specific amplitudes and frequencies. These age-related, circadian patterns persist at the tissue level, where dramatic variations in cyclic gene expression of tissue profiles link to morphological and cellular aging phenotypes. Similar cyclical expression differences were found in hundreds of pathways associated with known hallmarks of aging, as well as pathways that were not previously linked to aging. The atlas we developed points to alterations in circadian gene expression as a key regulator of aging. One Sentence Summary The Ticking Clock: Systemic changes in circadian gene expression correlates with wide-ranging phenotypes of aging

Abstract Probiotic fermented foods are perceived as contributing to human health, however solid evidence for their presumptive therapeutic systemic benefits is generally lacking. Here we report that tryptophol acetate and tyrosol acetate, small molecule metabolites secreted by the probiotic milk-fermented yeast Kluyveromyces marxianus inhibit hyperinflammation (e.g., “cytokine storm”). Comprehensive in vivo and in vitro analyses, employing LPS-induced hyperinflammation models, reveal dramatic effects of the molecules, added in tandem, on mice morbidity, laboratory parameters, and mortality. Specifically, we observed attenuated levels of the pro-inflammatory cytokines IL-6, IL-1α, IL-1β and TNF-α, and reduced reactive oxygen species. Importantly, tryptophol acetate and tyrosol acetate did not completely suppress pro-inflammatory cytokine generation, rather brought their concentrations back to baseline levels thus maintaining core immune functions, including phagocytosis. The anti-inflammatory effects of tryptophol acetate and tyrosol acetate were mediated through downregulation of TLR4, IL-1R, and TNFR signaling pathways and increased A20 expression, leading to NF-kB inhibition. Overall, this work illuminates phenomenological and molecular details underscoring anti-inflammatory properties of small molecules identified in a probiotic mixture, pointing to potential therapeutic avenues against severe inflammation.

All chordates, including urochordates such as tunicates, develop through embryogenesis. The chordate larvae of colonial tunicates metamorphose to lose all chordate structures such as notochord, neural tube, segmented musculature, and then develop by asexual reproduction [blastogenesis], whereby stem cells form tissues and organs. These two developmental pathways establish the same body axis, morphogenetic patterning and organ formation. It is unknown if this convergent morphology implies convergent cellular and molecular mechanisms, and whether the stem cells that mediate these processes differ. Using the colonial tunicate Botryllus schlosseri, we combined transcriptome sequencing and multiple microscopy techniques to study the molecular and morphological signatures of cells at each developmental stage of embryogenesis and blastogenesis. This revealed that the molecular programs are distinct, but the blastogenic tissue-specific stem cells and embryonic precursor populations share similar molecular profiles. By comparing embryogenesis in other chordates we found shared developmental principles, highlighting transcription factors as key evolutionary conserved elements. This study establishes a platform for advancing the science of stem cell biology and regulation of development and regeneration.

Abstract Using lineage tracing and fate mapping strategies to study vertebrate aging has lagged behind developmental studies, primarily due to of the relatively long lifespans of classical models. Here, we introduce the Killibow , an inducible transgenic model for in-vivo multicolor lineage tracing in the naturally short-lived turquoise killifish ( N. furzeri ). We demonstrate that Cremediated recombination in transgenic fish can generate robust and stochastic labeling that remains stable during aging and regeneration. In addition, to achieve inducible control of recombination, we either utilize in-vivo Cre electroporation or use the tamoxifen system in Killibow -derived cells. To further enable transplantation assays, we establish the first immunocompromised killifish model by mutating rag2 . RNA sequencing reveals that rag2 mutants exhibit severely compromised expression of V(D)J recombination products, including immunoglobulins. Accordingly, we demonstrate that clearance of transplanted Killibow derived cells is delayed in rag2 recipients, and present a proof-of-principle for a KRAS G12D cancer model that is compatible with lineage tracing. Our platform provides the opportunity to examine tissue homeostasis, stem cell function, cancer dynamics, and tissue regeneration at unprecedented temporal resolution during vertebrate aging and disease.

Hematopoiesis is an essential process that evolved in multicellular animals. At the heart of this process are hematopoietic stem cells (HSCs), which are multipotent, self-renewing and generate the entire repertoire of blood and immune cells throughout life. Here we studied the hematopoietic system of Botryllus schlosseri, a colonial tunicate that has vasculature, circulating blood cells, and interesting characteristics of stem cell biology and immunity. Self-recognition between genetically compatible B. schlosseri colonies leads to the formation of natural parabionts with shared circulation, whereas incompatible colonies reject each other. Using flow-cytometry, whole-transcriptome sequencing of defined cell populations, and diverse functional assays, we identified HSCs, progenitors, immune-effector cells, the HSC niche, and demonstrated that self-recognition inhibits cytotoxic reaction. Our study implies that the HSC and myeloid lineages emerged in a common ancestor of tunicates and vertebrates and suggests that hematopoietic bone marrow and the B. schlosseri endostyle niche evolved from the same origin.