Sex bias exists in the development and progression of nonreproductive organ cancers, but the underlying mechanisms are enigmatic. Studies so far have focused largely on sexual dimorphisms in cancer biology and socioeconomic factors. Here, we establish a role for CD8+ T cell-dependent antitumor immunity in mediating sex differences in tumor aggressiveness, which is driven by the gonadal androgen but not sex chromosomes. A male bias exists in the frequency of intratumoral antigen-experienced Tcf7/TCF1+ progenitor exhausted CD8+ T cells that are devoid of effector activity as a consequence of intrinsic androgen receptor (AR) function. Mechanistically, we identify a novel sex-specific regulon in progenitor exhausted CD8+ T cells and a pertinent contribution from AR as a direct transcriptional transactivator of Tcf7/TCF1. The T cell-intrinsic function of AR in promoting CD8+ T cell exhaustion in vivo was established using multiple approaches including loss-of-function studies with CD8-specific Ar knockout mice. Moreover, ablation of the androgen-AR axis rewires the tumor microenvironment to favor effector T cell differentiation and potentiates the efficacy of anti-PD-1 immune checkpoint blockade. Collectively, our findings highlight androgen-mediated promotion of CD8+ T cell dysfunction in cancer and imply broader opportunities for therapeutic development from understanding sex disparities in health and disease.

Abstract Protein synthesis enables cell growth and survival, but the molecular mechanisms through which T cells suppress or maintain protein translation in the stress of solid tumors are unknown. Using mouse models and human tumors we demonstrate that protein translation in T cells is repressed by the solid tumor microenvironment (TME) due to activation of the unfolded protein response (UPR) via phosphorylation of the α subunit of eukaryotic translation initiation factor 2 (p-eIF2α). Given that acute glucose deprivation in T cells exacerbated p-eIF2α, we show that metabolic reprogramming toward glycolytic independence allays the UPR and p-eIF2α, enabling sustained protein translation in T cells in TME stress. UPR mitigation was associated with enhanced degradation of proteins in antitumor T cells, as proteasome inhibition resulted in eIF2α phosphorylation, attenuation of translation, and loss of antitumor efficacy. In contrast, proteasome stimulation relieved translation inhibition, inducing robust T cell tumor control, offering a new therapeutic avenue to fuel the efficacy of tumor immunotherapy.

Abstract Men and women show striking yet unexplained discrepancies in incidence, clinical presentation, and therapeutic response across different types of infectious/autoimmune diseases and malignancies 1,2 . For instance, bladder cancer shows a 4-fold male-biased incidence that persists after adjustment for known risk factors 3,4 . Here, we utilize murine bladder cancer models to establish that male-biased tumor burden is driven by sex differences in endogenous T cell immunity. Notably, sex differences exist in early fate decisions by intratumoral CD8 + T cells following their activation. While female CD8 + T cells retain their effector function, male counterparts readily adopt a Tcf1 low Tim3 − progenitor state that becomes exhausted over tumor progression. Human cancers show an analogous male-biased frequency of exhausted CD8 + T cells. Mechanistically, we describe an opposing interplay between CD8 + T cell intrinsic androgen and type I interferon 5,6 signaling in Tcf1/ Tcf7 regulation and formation of the progenitor exhausted T cell subset. Consistent with female-biased interferon response 7 , testosterone-dependent stimulation of Tcf1/ Tcf7 and resistance to interferon occurs to a greater magnitude in male CD8 + T cells. Male-biased predisposition for CD8 + T cell exhaustion suggests that spontaneous rejection of early immunogenic bladder tumors is less common in males and carries implications for therapeutic efficacy of immune checkpoint inhibitors 8,9 .

Summary The efficacy of cancer immunotherapies is limited by the metabolic instability of the tumor microenvironment (TME) that disables T cell antitumor immunity. Metabolic imbalances within the TME are sensed and responded to by stress sensors of the endoplasmic reticulum (ER) unfolded protein response (UPR). The UPR comprises three integrated signaling pathways harboring both adaptive and deleterious phases based on the extent and duration of cell stress. Here, we elucidate the differential contributions of adaptive and deleterious signaling downstream of the UPR IRE1 pathway in T cell-regulated tumor control. T cells in murine and patient cancers experience persistent ER stress, leading to hyperactive IRE1 signaling that limits tumor control. However, amplifying the adaptive arm of the IRE1 UPR serves to eliminate mitochondrial toxicity and protect T cells from chronic ER stress, yielding robust tumor engraftment and long-term tumor immunity. Our findings establish the UPR’s essential protective role in antitumor immunity.