Unleashing antitumor T cell activity by checkpoint inhibitor immunotherapy is effective in cancer patients, but clinical responses are limited. Cytokine signaling through the Janus kinase (JAK)-signal transducer and activator of transcription (STAT) pathway correlates with checkpoint immunotherapy resistance. We report a phase I clinical trial of the JAK inhibitor ruxolitinib with anti-PD-1 antibody nivolumab in Hodgkin lymphoma patients relapsed or refractory following checkpoint inhibitor immunotherapy. The combination yielded a best overall response rate of 53% (10/19). Ruxolitinib significantly reduced neutrophil-to-lymphocyte ratios and percentages of myeloid suppressor cells but increased numbers of cytokine-producing T cells. Ruxolitinib rescued the function of exhausted T cells and enhanced the efficacy of immune checkpoint blockade in preclinical solid tumor and lymphoma models. This synergy was characterized by a switch from suppressive to immunostimulatory myeloid cells, which enhanced T cell division.

Abstract Unleashing anti-tumor T cell activity by checkpoint inhibition is effective in many cancer patients but clinical response rates remain limited. Myeloid derived suppressor cells erode antitumor lymphocyte numbers and function, and correlate with resistance to checkpoint inhibitors. By screening small molecule libraries, we identified JAK inhibitors’ ability to rescue T cell function. Despite its documented immune suppressive properties, the prototypical JAK inhibitor ruxolitinib enhanced the efficacy of immune checkpoint blockade in cancer. This effect correlated with loss of suppressive gene expression, and acquisition of immunostimulatory molecular markers and T cell stimulatory activity in myeloid cells. In preclinical models, ruxolitinib significantly improved the function and increased the total numbers of activated tumor-infiltrating NK and CD4 T cells compared to checkpoint blockade alone and the efficacy was conditional on granulocytic cells. In addition to myeloid reprogramming in the tumor, ruxolitinib blunts G-CSF signaling in the bone marrow to prevent expression of suppressive and chemotaxis genes in neutrophils. In a clinical trial of Hodgkin lymphoma patients resistant to checkpoint inhibitors, treatment with ruxolitinib significantly reduced neutrophil-to-lymphocyte ratios and levels of suppressive markers in myeloid cells but increased numbers of cytokine-producing T cells. These results support the therapeutic potential of JAK inhibition in combination with checkpoint inhibitors in cancer and highlight the potential of reshaped myeloid immunity to improve immunotherapy. One sentence summary: Ruxolitinib reshapes myeloid immunity to synergize with checkpoint inhibitors

Abstract The 1858C>T allele of the tyrosine phosphatase PTPN22 ( causing amino acid substitution R620W in encoded protein Lyp) is present in 5-10% of the North American population and is strongly associated with numerous autoimmune diseases. Although much research has been done to define how this allele potentiates autoimmunity, the influence PTPN22 and its pro-autoimmune allele has in tumor immunity is poorly defined. To interrogate the role this allele may have in the anti-tumor immune response, we used CRISPR/Cas9 to generate mice in which the ortholog of Lyp, PEP, is mutated at position 619 to produce the relevant pro-autoimmune mutation (R619W). Results of this study show that mice homozygous for this alteration (PEP-619WW) resist tumor growth as compared with wildtype mice. Consistent with these results, tumors from PEP-619WW mice have more CD45 infiltrates containing more activated CD8 T cell and CD4 T cells. Additionally, there are more cDC1 cells and less MDSCs in tumors from PEP-619WW mice. Interestingly, the tumor infiltrating PEP-619WW cDC1s have decreased PD-L1 expression compared to cDC1s from PEP-WT mice. Taken together, our data show that the pro-autoimmune allele of Ptpn22 drives a strong anti-tumor response in innate and adaptive immune cells resulting in superior control of tumors.

Abstract The 1858C>T allele of the tyrosine phosphatase PTPN22 is present in 5-10% of the North American population and is strongly associated with numerous autoimmune diseases. Although research has been done to define how this allele potentiates autoimmunity, the influence PTPN22 and its pro-autoimmune allele has in anti-viral immunity remains poorly defined. Here, we use single cell RNA- sequencing and functional studies to interrogate the impact of this pro- autoimmune allele on anti-viral immunity during Lymphocytic Choriomeningitis Virus clone 13 (LCMV-cl13) infection. Mice homozygous for this allele (PEP- 619WW) clear the LCMV-cl13 virus whereas wildtype (PEP-WT) mice cannot. This is associated with enhanced anti-viral CD4 T cell responses and a more immunostimulatory CD8α - cDC phenotype. Adoptive transfer studies demonstrated that PEP-619WW enhanced anti-viral CD4 T cell function through virus-specific CD4 T cell intrinsic and extrinsic mechanisms. Taken together, our data show that the pro-autoimmune allele of Ptpn22 drives a beneficial anti-viral immune response thereby preventing what is normally a chronic virus infection. Author Summary PTPN22 and its alternative allele, 1858C>T, has largely been studied in the context of autoimmunity. Through these studies, researchers defined roles for PTPN22 in regulating T lymphocyte activation, myeloid cell cytokine production, and macrophage polarization. Despite these immune pathways being critical for anti-viral immunity, little work has studied how this allele impacts virus infection. In this study, we examine gene expression and function of immune cell subsets to demonstrate how a common allelic variant of PTPN22, which strongly increases the risk of autoimmune disease, promotes successful clearance of an otherwise chronic viral infection.