Interindividual clinical variability in the course of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection is vast. We report that at least 101 of 987 patients with life-threatening coronavirus disease 2019 (COVID-19) pneumonia had neutralizing immunoglobulin G (IgG) autoantibodies (auto-Abs) against interferon-ω (IFN-ω) (13 patients), against the 13 types of IFN-α (36), or against both (52) at the onset of critical disease; a few also had auto-Abs against the other three type I IFNs. The auto-Abs neutralize the ability of the corresponding type I IFNs to block SARS-CoV-2 infection in vitro. These auto-Abs were not found in 663 individuals with asymptomatic or mild SARS-CoV-2 infection and were present in only 4 of 1227 healthy individuals. Patients with auto-Abs were aged 25 to 87 years and 95 of the 101 were men. A B cell autoimmune phenocopy of inborn errors of type I IFN immunity accounts for life-threatening COVID-19 pneumonia in at least 2.6% of women and 12.5% of men.

Caspases play a central role in apoptosis, a well-studied pathway of programmed cell death. Other programs of death potentially involving necrosis and autophagy may exist, but their relation to apoptosis and mechanisms of regulation remains unclear. We define a new molecular pathway in which activation of the receptor-interacting protein (a serine-threonine kinase) and Jun amino-terminal kinase induced cell death with the morphology of autophagy. Autophagic death required the genes ATG7 and beclin 1 and was induced by caspase-8 inhibition. Clinical therapies involving caspase inhibitors may arrest apoptosis but also have the unanticipated effect of promoting autophagic cell death.

Targeted delivery represents a promising approach for the development of safer and more effective therapeutics for oncology applications. Although macromolecules accumulate nonspecifically in tumors through the enhanced permeability and retention (EPR) effect, previous studies using nanoparticles to deliver chemotherapeutics or siRNA demonstrated that attachment of cell-specific targeting ligands to the surface of nanoparticles leads to enhanced potency relative to nontargeted formulations. Here, we use positron emission tomography (PET) and bioluminescent imaging to quantify the in vivo biodistribution and function of nanoparticles formed with cyclodextrin-containing polycations and siRNA. Conjugation of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid to the 5′ end of the siRNA molecules allows labeling with 64 Cu for PET imaging. Bioluminescent imaging of mice bearing luciferase-expressing Neuro2A s.c. tumors before and after PET imaging enables correlation of functional efficacy with biodistribution data. Although both nontargeted and transferrin-targeted siRNA nanoparticles exhibit similar biodistribution and tumor localization by PET, transferrin-targeted siRNA nanoparticles reduce tumor luciferase activity by ≈50% relative to nontargeted siRNA nanoparticles 1 d after injection. Compartmental modeling is used to show that the primary advantage of targeted nanoparticles is associated with processes involved in cellular uptake in tumor cells rather than overall tumor localization. Optimization of internalization may therefore be key for the development of effective nanoparticle-based targeted therapeutics.

Beware of T cells that don't know how to stop During an infection, T cells divide extensively and secrete proteins that can severely damage tissues. But T cells know when to stop—they express proteins on their surface such as CTLA4, which put on the brakes. Kuehn et al. now report genetic evidence of the importance of CTLA4 in humans (see the Perspective by Rieux-Laucat and Casanova). They identified six patients with mutations in one copy of CTLA4 . Patients presented with symptoms of an overzealous immune response, with immune cells infiltrating their organs. The findings support the idea that CTLA4 tells the immune system when enough is enough. Science , this issue p. 1623 ; see also p. 1560

Recurrent sinopulmonary and cutaneous viral infections with elevated serum levels of IgE are features of some variants of combined immunodeficiency. The genetic causes of these variants are unknown.

Chromatin-based functional genomic analyses and genomewide association studies (GWASs) together implicate enhancers as critical elements influencing gene expression and risk for common diseases. Here, we performed systematic chromatin and transcriptome profiling in human pancreatic islets. Integrated analysis of islet data with those from nine cell types identified specific and significant enrichment of type 2 diabetes and related quantitative trait GWAS variants in islet enhancers. Our integrated chromatin maps reveal that most enhancers are short (median = 0.8 kb). Each cell type also contains a substantial number of more extended (≥ 3 kb) enhancers. Interestingly, these stretch enhancers are often tissue-specific and overlap locus control regions, suggesting that they are important chromatin regulatory beacons. Indeed, we show that (i) tissue specificity of enhancers and nearby gene expression increase with enhancer length; (ii) neighborhoods containing stretch enhancers are enriched for important cell type-specific genes; and (iii) GWAS variants associated with traits relevant to a particular cell type are more enriched in stretch enhancers compared with short enhancers. Reporter constructs containing stretch enhancer sequences exhibited tissue-specific activity in cell culture experiments and in transgenic mice. These results suggest that stretch enhancers are critical chromatin elements for coordinating cell type-specific regulatory programs and that sequence variation in stretch enhancers affects risk of major common human diseases.

Abstract We report the updated classification of inborn errors of immunity, compiled by the International Union of Immunological Societies Expert Committee. This report documents the key clinical and laboratory features of 55 novel monogenic gene defects, and 1 phenocopy due to autoantibodies, that have either been discovered since the previous update (published January 2020) or were characterized earlier but have since been confirmed or expanded in subsequent studies. While variants in additional genes associated with immune diseases have been reported in the literature, this update includes only those that the committee assessed that reached the necessary threshold to represent novel inborn errors of immunity. There are now a total of 485 inborn errors of immunity. These advances in discovering the genetic causes of human immune diseases continue to significantly further our understanding of molecular, cellular, and immunological mechanisms of disease pathogenesis, thereby simultaneously enhancing immunological knowledge and improving patient diagnosis and management. This report is designed to serve as a resource for immunologists and geneticists pursuing the molecular diagnosis of individuals with heritable immunological disorders and for the scientific dissection of cellular and molecular mechanisms underlying monogenic and related human immune diseases.

Trafficking from bedside to bench Typically in translational research, a discovery in cell or molecular biology is later exploited to improve patient care. Occasionally, information flows in the opposite direction. Lo et al. found that patients with an autoimmune disorder caused by deficiency of a protein called LRBA responded dramatically to the drug abatacept (see the Perspective by Sansom). Abatacept contains a segment of a potent inhibitory immune receptor, CTLA4. Experiments prompted by this observation revealed the relationship between the two proteins: LRBA controls the intracellular trafficking and degradation of CTLA4. This information may further improve patient care, because other clinically approved drugs have the desired mechanism of action with potentially fewer side effects. Science , this issue p. 436 ; see also p. 377

We wished to develop a highly selective positron emission tomography (PET) imaging agent targeting PHF-tau in human Alzheimer's disease (AD) brains.To screen potential tau binders, human AD brain sections were used as a source of native paired helical filament (PHF)-tau and Aβ rather than synthetic tau aggregates or Aβ fibrils generated in vitro to measure the affinity and selectivity of [(18)F]T807 to tau and Aβ. Brain uptake and biodistribution of [(18)F]T807 in mice were also tested.In vitro autoradiography results show that [(18)F]T807 exhibits strong binding to PHF-tau-positive human brain sections. A dissociation constant (Kd) of [(18)F]T807 (14.6 nM) was measured using brain sections from the frontal lobe of AD patients. A comparison of autoradiography and double immunohistochemical staining of PHF-tau and Aβ on adjacent sections demonstrated that [(18)F]T807 binding colocalized with immunoreactive PHF-tau pathology, but did not highlight Aβ plaques. In vivo studies in mice demonstrated that [(18)F]T807 was able to cross the blood-brain barrier and washed out quickly.[(18)F]T807 demonstrates high affinity and selectivity to PHF-tau as well as favorable in vivo properties, making this a promising candidate as an imaging agent for AD.

The magnesium ion, Mg2+, is essential for all life as a cofactor for ATP, polyphosphates such as DNA and RNA, and metabolic enzymes, but whether it plays a part in intracellular signalling (as Ca2+ does) is unknown. Here we identify mutations in the magnesium transporter gene, MAGT1, in a novel X-linked human immunodeficiency characterized by CD4 lymphopenia, severe chronic viral infections, and defective T-lymphocyte activation. We demonstrate that a rapid transient Mg2+ influx is induced by antigen receptor stimulation in normal T cells and by growth factor stimulation in non-lymphoid cells. MAGT1 deficiency abrogates the Mg2+ influx, leading to impaired responses to antigen receptor engagement, including defective activation of phospholipase Cγ1 and a markedly impaired Ca2+ influx in T cells but not B cells. These observations reveal a role for Mg2+ as an intracellular second messenger coupling cell-surface receptor activation to intracellular effectors and identify MAGT1 as a possible target for novel therapeutics. The magnesium ion is the most abundant divalent cation in mammalian cells and is an essential cofactor for ATP, nucleic acids and numerous enzymes in animals and plants. Whether it serves as a second messenger in intracellular signalling — like calcium — has been controversial. New evidence suggests that it does. Li et al. identify mutations in the plasma membrane magnesium transporter MAGT1 in a novel X-linked immunodeficiency, and show that Mg2+ acts as a second messenger in responses triggered by T-cell receptors and EGF receptors. This identifies MAGT1 as a possible target for novel therapeutics.