Interleukin (IL)-23 is a heterodimeric cytokine that shares the identical p40 subunit as IL-12 but exhibits a unique p19 subunit similar to IL-12 p35. IL-12/23 p40, interferon γ (IFN-γ), and IL-17 are critical for host defense against Klebsiella pneumoniae. In vitro, K. pneumoniae–pulsed dendritic cell culture supernatants elicit T cell IL-17 production in a IL-23–dependent manner. However, the importance of IL-23 during in vivo pulmonary challenge is unknown. We show that IL-12/23 p40–deficient mice are exquisitely sensitive to intrapulmonary K. pneumoniae inoculation and that IL-23 p19−/−, IL-17R−/−, and IL-12 p35−/− mice also show increased susceptibility to infection. p40−/− mice fail to generate pulmonary IFN-γ, IL-17, or IL-17F responses to infection, whereas p35−/− mice show normal IL-17 and IL-17F induction but reduced IFN-γ. Lung IL-17 and IL-17F production in p19−/− mice was dramatically reduced, and this strain showed substantial mortality from a sublethal dose of bacteria (103 CFU), despite normal IFN-γ induction. Administration of IL-17 restored bacterial control in p19−/− mice and to a lesser degree in p40−/− mice, suggesting an additional host defense requirement for IFN-γ in this strain. Together, these data demonstrate independent requirements for IL-12 and IL-23 in pulmonary host defense against K. pneumoniae, the former of which is required for IFN-γ expression and the latter of which is required for IL-17 production.

Abstract Local production of IL-17 is a significant factor in effective host defense against Gram-negative bacteria. However, the proximal events mediating IL-17 elaboration by T cells remain unclear. In this study, we show in vivo that intact Toll-like receptor 4 signaling in the lung is required for induction of both the p19 transcript of IL-23 and IL-17 protein elaboration in response to Klebsiella pneumoniae. Although IL-17 is widely considered a CD4+ T cell product, we also demonstrate significant in vitro IL-17 production by CD8+ T cells after culture in medium from dendritic cells exposed to these bacteria. The dominant portion of this IL-17-inducing activity for both CD4+ and CD8+ T cells is IL-23. These data demonstrate the critical signaling pathway for IL-17 induction in the host response to Gram-negative pulmonary infection and suggest a direct role for IL-23 in CD8+ T cell IL-17 production.

Lung alveoli, which are unique to air-breathing organisms, have been challenging to generate from pluripotent stem cells (PSCs) in part because there are limited model systems available to provide the necessary developmental roadmaps for in vitro differentiation. Here we report the generation of alveolar epithelial type 2 cells (AEC2s), the facultative progenitors of lung alveoli, from human PSCs. Using multicolored fluorescent reporter lines, we track and purify human SFTPC+ alveolar progenitors as they emerge from endodermal precursors in response to stimulation of Wnt and FGF signaling. Purified PSC-derived SFTPC+ cells form monolayered epithelial "alveolospheres" in 3D cultures without the need for mesenchymal support, exhibit self-renewal capacity, and display additional AEC2 functional capacities. Footprint-free CRISPR-based gene correction of PSCs derived from patients carrying a homozygous surfactant mutation (SFTPB121ins2) restores surfactant processing in AEC2s. Thus, PSC-derived AEC2s provide a platform for disease modeling and future functional regeneration of the distal lung.

Abstract Interleukin-27 (IL-27) is a heterodimeric cytokine of the IL-12 family, formed by non-covalent association of the promiscuous EBI3 subunit and selective p28 subunit. IL-27 is produced by mononuclear phagocytes and unfolds pleiotropic immune-modulatory functions through high affinity ligation to IL-27 receptor alpha (IL-27RA). While IL-27 is known to contribute to immunity and to end inflammation following numerous types of infections, its relevance for host defense against multicellular parasites is still poorly defined. Here, we investigated the role of IL-27 during infection with the soil-transmitted hookworm, Nippostrongylus brasiliensis, in its early intrapulmonary life cycle. IL-27(p28) was detectable in broncho-alveolar lavage fluids of C57BL/6J wild type mice on day 1 after subcutaneous N. brasiliensis inoculation. The expression of IL-27RA was most abundant on lung invading γδ T cells followed by CD8 + T cells, CD4 + T cells and NK cells. IL-27RA was weakly present on CD19 + B cells and absent on neutrophils, alveolar macrophages and eosinophils. Il27ra −/− mice showed increased parasite burden together with aggravated pulmonary hemorrhage and higher alveolar albumin leakage as a surrogate for disruption of the epithelial/vascular barrier. Conversely, recombinant mouse IL-27 injections of wild type mice reduced parasite burdens and lung injury. In multiplex screens, we identified higher airway accumulations of IL-6, TNFα and MCP-3 (CCL7) in Il27ra −/− mice, while rmIL-27 treatment showed a reciprocal effect. Finally, γδ T cell infiltration of the airways required endogenous IL-27 expression. In summary, this report demonstrates protective functions of IL-27 to control the early larval stage of hookworm infection in the lungs.

Patients afflicted with STING gain-of-function mutations frequently present with debilitating interstitial lung disease ( ILD ) that is recapitulated in mice expressing the STING V154M mutation ( VM ). Prior radiation chimera studies revealed an unexpected and critical role for non-hematopoietic cells in the initiation of ILD. To identify STING-expressing non-hematopoietic cell types relevant to ILD, we generated a conditional knock-in ( CKI ) model in which expression of the VM allele was directed to hematopoietic cells, fibroblasts, epithelial cells, or endothelial cells. Only endothelial cell-targeted expression of the mutant allele resulted in the recruitment of immune cells to the lung and the formation of bronchus-associated lymphoid tissue, as seen in the parental VM strain. These findings reveal the importance of endothelial cells as instigators of STING-driven lung disease and suggest that therapeutic targeting of STING inhibitors to endothelial cells could potentially mitigate inflammation in the lungs of SAVI patients or patients afflicted with other ILD-related disorders.Patients with STING gain-of-function (GOF) mutations develop life-threatening lung autoinflammation. In this study, Gao et al. utilize a mouse model of conditional STING GOF to demonstrate a role for endothelial STING GOF in initiating immune cell recruitment into lung tissues of SAVI mice.

Pneumonia persists as a public health crisis, representing the leading cause of death due to infection. Whether respiratory tract infections progress to pneumonia and its sequelae such as acute respiratory distress syndrome and sepsis depends on numerous underlying conditions related to both the causative agent and host. Regarding the former, pneumonia burden remains staggeringly high, despite the effectiveness of pathogen-targeting strategies such as vaccines and antibiotics. This demands a greater understanding of host features that collaborate to promote immune resistance and tissue resilience in the infected lung. Such features inside the pulmonary compartment have drawn much attention, where major advances have been made related to resident and recruited immune activity. By comparison, extra-pulmonary processes guiding pneumonia susceptibility are relatively elusive, constituting the focus of this review. Here we will highlight examples of when, how, and why tissues outside of the lungs dispatch signals that modulate local immunity in the airspaces. Topics include the liver, gut, bone marrow, brain and more, all of which contribute in direct and indirect ways to pneumonia outcome. When tuned appropriately, it has become clear that these responses can serve protective roles, and this will be considered distinctly from what would otherwise be aberrant responses characteristic of pneumonia-induced organ injury and sepsis. Further advances in this area may reveal novel targetable areas for clinical intervention that are not confined to the intra-pulmonary space.