ABSTRACT Glomerulonephritis is a group of immune-mediated diseases that cause inflammation within the glomerulus and adjacent compartments of the kidney and is a major cause of end-stage renal disease. T cells are among the main drivers of glomerulonephritis. However, the T cell subsets, cytokine networks, and downstream effector mechanisms that lead to renal tissue injury are largely unknown, which has hindered the development of targeted therapies. Here we identify a population of GM-CSF-producing T cells that accumulates in the kidneys of patients with ANCA-associated glomerulonephritis, infiltrates the renal tissue in a mouse model of glomerulonephritis, and promotes tissue destruction and loss of renal function. Mechanistically, we show that GM-CSF producing T cells licence monocyte-derived cells to produce matrix metalloproteinase 12 (MMP12), which cleaves components of the glomerular basement membrane and exacerbates renal pathology. These findings provide a mechanistic rationale for the immunopathology of T cell-mediated diseases and identify the “GM-CSF – monocyte-derived cells – MMP12” pathway as a promising therapeutic target in treatment of glomerulonephritis.

Pro-inflammatory CD4 + T cells are major drivers of autoimmune diseases, yet therapies modulating T cell phenotypes to promote an anti-inflammatory state are lacking. Here, we identify T helper 17 (T H 17) cell plasticity in the kidneys of patients with antineutrophil cytoplasmic antibody–associated glomerulonephritis on the basis of single-cell (sc) T cell receptor analysis and scRNA velocity. To uncover molecules driving T cell polarization and plasticity, we established an in vivo pooled scCRISPR droplet sequencing (iCROP-seq) screen and applied it to mouse models of glomerulonephritis and colitis. CRISPR-based gene targeting in T H 17 cells could be ranked according to the resulting transcriptional perturbations, and polarization biases into T helper 1 (T H 1) and regulatory T cells could be quantified. Furthermore, we show that iCROP-seq can facilitate the identification of therapeutic targets by efficient functional stratification of genes and pathways in a disease- and tissue-specific manner. These findings uncover T H 17 to T H 1 cell plasticity in the human kidney in the context of renal autoimmunity.

Abstract Crescentic glomerulonephritis (cGN), most often caused by anti-neutrophil cytoplasmic autoantibody (ANCA)-associated vasculitis, is an aggressive form of immune-mediated kidney disease and represents an important cause of end-stage renal failure. Although it is known that T cells infiltrate the kidney in cGN, their precise role in autoimmune kidney disease remains to be fully elucidated. By performing single-cell analysis, we identified activated, clonally expanded CD8 + T cells with a cytotoxic gene expression profile in the kidneys of patients with ANCA-associated cGN. Using an experimental model of cGN, we demonstrated that clonally expanded murine CD8 + T cells highly expressed the cytotoxic molecule granzyme B. Moreover, lack of CD8 + T cells or granzyme B resulted in an ameliorated course of cGN. This was associated with reduced cleaved caspase-3 induction in renal tissue cells. Our data indicate that clonally expanded cytotoxic CD8 + T cells have a previously unrecognized pathogenic function in aggravating immune-mediated kidney disease.