Intestinal type 2 innate lymphoid cells express the neuropeptide receptor NMUR1, which makes them responsive to neuronal neuromedin U, thereby promoting a type 2 cytokine response and accelerated expulsion of the gastro-intestinal nematode Nippostrongylus brasiliensis. Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are entangled with cholinergic SNAP-25-expressing neurons. David Artis and colleagues report that ILC2s express the neuropeptide receptor NMUR1, making them responsive to neuronal neuromedin. In mice, this promoted a tissue-protective type 2 response and accelerated expulsion of the gastrointestinal nematode Nippostrongylus brasiliensis. Elsewhere in this issue, Henrique Veiga-Fernandes and colleagues also provide evidence that ILC2s express Nmur1 and respond to neuromedin expressed by adjacent enteric neurons. In mice, the interaction results in an enhanced and immediate response of ILC2s to infection by the parasite N. brasiliensis. The type 2 cytokines interleukin (IL)-4, IL-5, IL-9 and IL-13 have important roles in stimulating innate and adaptive immune responses that are required for resistance to helminth infection, promotion of allergic inflammation, metabolic homeostasis and tissue repair1,2,3. Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) produce type 2 cytokines, and although advances have been made in understanding the cytokine milieu that promotes ILC2 responses4,5,6,7,8,9, how ILC2 responses are regulated by other stimuli remains poorly understood. Here we demonstrate that ILC2s in the mouse gastrointestinal tract co-localize with cholinergic neurons that express the neuropeptide neuromedin U (NMU)10,11. In contrast to other haematopoietic cells, ILC2s selectively express the NMU receptor 1 (NMUR1). In vitro stimulation of ILC2s with NMU induced rapid cell activation, proliferation, and secretion of the type 2 cytokines IL-5, IL-9 and IL-13 that was dependent on cell-intrinsic expression of NMUR1 and Gαq protein. In vivo administration of NMU triggered potent type 2 cytokine responses characterized by ILC2 activation, proliferation and eosinophil recruitment that was associated with accelerated expulsion of the gastrointestinal nematode Nippostrongylus brasiliensis or induction of lung inflammation. Conversely, worm burden was higher in Nmur1−/− mice than in control mice. Furthermore, use of gene-deficient mice and adoptive cell transfer experiments revealed that ILC2s were necessary and sufficient to mount NMU-elicited type 2 cytokine responses. Together, these data indicate that the NMU–NMUR1 neuronal signalling circuit provides a selective mechanism through which the enteric nervous system and innate immune system integrate to promote rapid type 2 cytokine responses that can induce anti-microbial, inflammatory and tissue-protective type 2 responses at mucosal sites.

The transcription factor Bcl6 is essential for the development of germinal center (GC) B cells and follicular helper T (Tfh) cells. However, little is known about in vivo dynamics of Bcl6 protein expression during and after development of these cells. By using a Bcl6 reporter mouse strain, we found that antigen-engaged B cells upregulated Bcl6 before clustering in GCs. Two-photon microscopic analysis indicated that Bcl6 upregulation in pre-GC B cells contributed to sustaining their interactions with helper T cells and was required for their entry to GC clusters. Our data also suggested that Tfh cells gradually downmodulated Bcl6 protein over weeks after development. The Bcl6-low Tfh cells rapidly terminated proliferation and upregulated IL-7 receptor. These results clarify the role of Bcl6 in pre-GC B cell dynamics and highlight the modulation of Bcl6 expression in Tfh cells that persist in the late phase of the antibody response.

Multicellular organisms have co-evolved with complex consortia of viruses, bacteria, fungi and parasites, collectively referred to as the microbiota1. In mammals, changes in the composition of the microbiota can influence many physiologic processes (including development, metabolism and immune cell function) and are associated with susceptibility to multiple diseases2. Alterations in the microbiota can also modulate host behaviours—such as social activity, stress, and anxiety-related responses—that are linked to diverse neuropsychiatric disorders3. However, the mechanisms by which the microbiota influence neuronal activity and host behaviour remain poorly defined. Here we show that manipulation of the microbiota in antibiotic-treated or germ-free adult mice results in significant deficits in fear extinction learning. Single-nucleus RNA sequencing of the medial prefrontal cortex of the brain revealed significant alterations in gene expression in excitatory neurons, glia and other cell types. Transcranial two-photon imaging showed that deficits in extinction learning after manipulation of the microbiota in adult mice were associated with defective learning-related remodelling of postsynaptic dendritic spines and reduced activity in cue-encoding neurons in the medial prefrontal cortex. In addition, selective re-establishment of the microbiota revealed a limited neonatal developmental window in which microbiota-derived signals can restore normal extinction learning in adulthood. Finally, unbiased metabolomic analysis identified four metabolites that were significantly downregulated in germ-free mice and have been reported to be related to neuropsychiatric disorders in humans and mouse models, suggesting that microbiota-derived compounds may directly affect brain function and behaviour. Together, these data indicate that fear extinction learning requires microbiota-derived signals both during early postnatal neurodevelopment and in adult mice, with implications for our understanding of how diet, infection, and lifestyle influence brain health and subsequent susceptibility to neuropsychiatric disorders. A diverse intestinal microbiota is required for mice to undergo extinction-related neuronal plasticity and normal fear extinction learning.

The type 2 inflammatory response is induced by various environmental and infectious stimuli. Although recent studies identified group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) as potent sources of type 2 cytokines, the molecular pathways controlling ILC2 responses are incompletely defined. Here we demonstrate that murine ILC2s express the β2-adrenergic receptor (β2AR) and colocalize with adrenergic neurons in the intestine. β2AR deficiency resulted in exaggerated ILC2 responses and type 2 inflammation in intestinal and lung tissues. Conversely, β2AR agonist treatment was associated with impaired ILC2 responses and reduced inflammation in vivo. Mechanistically, we demonstrate that the β2AR pathway is a cell-intrinsic negative regulator of ILC2 responses through inhibition of cell proliferation and effector function. Collectively, these data provide the first evidence of a neuronal-derived regulatory circuit that limits ILC2-dependent type 2 inflammation.

Obesity is driven by chronic low-grade inflammation resulting from dysregulated immune cell accumulation and function in white adipose tissue (WAT). Interleukin-33 (IL-33) is a key cytokine that controls innate and adaptive immune cell activity and immune homeostasis in WAT, although the sources of IL-33 have remained controversial. Here, we show that WAT-resident mesenchyme-derived stromal cells are the dominant producers of IL-33. Adipose stem and progenitor cells (ASPCs) produced IL-33 in all WAT depots, whereas mesothelial cells served as an additional source of IL-33 in visceral WAT. ASPC-derived IL-33 promoted a regulatory circuit that maintained an immune tone in WAT via the induction of group 2 innate lymphoid cell-derived type 2 cytokines and maintenance of eosinophils, whereas mesothelial IL-33 also acted as an alarmin by inducing peritoneal immune response upon infection. Together, these data reveal a previously unrecognized regulatory network between tissue-resident progenitor cells and innate lymphoid cells that maintains immune homeostasis in adipose tissue.

Summary The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Omicron subvariant BA.2 has spread in many countries, replacing the earlier Omicron subvariant BA.1 and other variants. Here, using a cell culture infection assay, we quantified the intrinsic sensitivity of BA.2 and BA.1 compared with other variants of concern, Alpha, Gamma, and Delta, to five approved-neutralizing antibodies and antiviral drugs. Our assay revealed the diverse sensitivities of these variants to antibodies, including the loss of response of both BA.1 and BA.2 to casirivimab and of BA.1 to imdevimab. In contrast, EIDD-1931 and nirmatrelvir showed a more conserved activities to these variants. The viral response profile combined with mathematical analysis estimated differences in antiviral effects among variants in the clinical concentrations. These analyses provide essential evidence that gives insight into variant emergence’s impact on choosing optimal drug treatment.

Abstract SARS-CoV-2 Beta and Omicron variants have multiple mutations in the receptor-binding domain (RBD) allowing antibody evasion. Despite the resistance to circulating antibodies in those who received two doses of mRNA vaccine, the third dose prominently recalls cross-neutralizing antibodies with expanded breadth to these variants. Herein, we longitudinally profiled the cellular composition of persistent memory B-cell subsets and their antibody reactivity against these variants following the second vaccine dose. The vaccination elicited a memory B-cell subset with resting phenotype that dominated the other subsets at 4.9 months. Notably, most of the resting memory subset retained the ability to bind the Beta variant, and the memory-derived antibodies cross-neutralized the Beta and Omicron variants at frequencies of 59% and 29%, respectively. The preservation of cross-neutralizing antibody repertoires in the durable memory B-cell subset likely contributes to the prominent recall of cross-neutralizing antibodies following the third dose of the vaccine. One Sentence Summary Fully vaccinated individuals preserve cross-neutralizing memory B-cells against the SARS-CoV-2 Omicron variant.

Abstract Serological tests for detection of anti-severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) antibodies in blood are expected to identify individuals who have acquired immunity against SARS-CoV-2 and indication of seroprevalence of SARS-CoV-2 infection. Many serological tests have been developed to detect antibodies against SARS-CoV-2. However, these tests have considerable variations in their specificity and sensitivity, and whether they can predict levels of neutralizing activity is yet to be determined. This study aimed to investigate the kinetics and neutralizing activity of various antigen-specific antibody isotypes against SARS-CoV-2 in serum of coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients confirmed via polymerase chain reaction test. We developed IgG, IgM and IgA measurement assays for each antigen, including receptor-binding domain (RBD) of spike (S) protein, S1 domain, full length S protein, S trimer and nucleocapsid (N) domain, based on enzyme-linked immunosorbent assay. The assays of the S protein for all isotypes showed high specificity, while the assays for all isotypes against N protein showed lower specificity. The sensitivity of all antigen-specific antibody isotypes depended on the timing of the serum collection and all of them, except for IgM against N protein, reached more than 90% at 15-21 days post-symptom onset. The best correlation with virus neutralizing activity was found for IgG against RBD (RBD-IgG), and levels of RBD-IgG in sera from four severe COVID-19 patients increased concordantly with neutralizing activity. Our results provide valuable information regarding the selection of serological test for seroprevalence and vaccine evaluation studies.

Summary The use of therapeutic neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 infection has been highly effective. However, there remain few practical antibodies against viruses that are acquiring mutations. In this study, we created 494 monoclonal antibodies from COVID-19–convalescent patients, and identified antibodies that exhibited comparable neutralizing ability to clinically used antibodies in the neutralization assay using pseudovirus and authentic virus including variants of concerns. These antibodies have different profiles against various mutations, which were confirmed by cell-based assay and cryo-electron microscopy. To prevent antibody-dependent enhancement, N297A modification was introduced, and showed a reduction of lung viral RNAs by therapeutic administration in a hamster model. In addition, an antibody cocktail consisting of three antibodies was also administered therapeutically to a macaque model, which resulted in reduced viral titers of swabs and lungs and reduced lung tissue damage scores. These results showed that our antibodies have sufficient antiviral activity as therapeutic candidates.