Recently, patient mutations that activate PI3K signaling have been linked to a primary antibody deficiency. Here, we used whole-exome sequencing and characterized the molecular defects in 4 patients from 3 unrelated families diagnosed with hypogammaglobulinemia and recurrent infections. We identified 2 different heterozygous splice site mutations that affect the same splice site in PIK3R1, which encodes the p85α subunit of PI3K. The resulting deletion of exon 10 produced a shortened p85α protein that lacks part of the PI3K p110-binding domain. The hypothetical loss of p85α-mediated inhibition of p110 activity was supported by elevated phosphorylation of the known downstream signaling kinase AKT in patient T cell blasts. Analysis of patient blood revealed that naive T and memory B cell counts were low, and T cell blasts displayed enhanced activation-induced cell death, which was corrected by addition of the PI3Kδ inhibitor IC87114. Furthermore, B lymphocytes proliferated weakly in response to activation via the B cell receptor and TLR9, indicating a B cell defect. The phenotype exhibited by patients carrying the PIK3R1 splice site mutation is similar to that of patients carrying gain-of-function mutations in PIK3CD. Our results suggest that PI3K activity is tightly regulated in T and B lymphocytes and that various defects in the PI3K-triggered pathway can cause primary immunodeficiencies.

Activated phosphoinositide 3-kinase δ syndrome (APDS) 2 (p110δ-activating mutations causing senescent T cells, lymphadenopathy, and immunodeficiency [PASLI]-R1), a recently described primary immunodeficiency, results from autosomal dominant mutations in PIK3R1, the gene encoding the regulatory subunit (p85α, p55α, and p50α) of class IA phosphoinositide 3-kinases.We sought to review the clinical, immunologic, and histopathologic phenotypes of APDS2 in a genetically defined international patient cohort.The medical and biological records of 36 patients with genetically diagnosed APDS2 were collected and reviewed.Mutations within splice acceptor and donor sites of exon 11 of the PIK3R1 gene lead to APDS2. Recurrent upper respiratory tract infections (100%), pneumonitis (71%), and chronic lymphoproliferation (89%, including adenopathy [75%], splenomegaly [43%], and upper respiratory tract lymphoid hyperplasia [48%]) were the most common features. Growth retardation was frequently noticed (45%). Other complications were mild neurodevelopmental delay (31%); malignant diseases (28%), most of them being B-cell lymphomas; autoimmunity (17%); bronchiectasis (18%); and chronic diarrhea (24%). Decreased serum IgA and IgG levels (87%), increased IgM levels (58%), B-cell lymphopenia (88%) associated with an increased frequency of transitional B cells (93%), and decreased numbers of naive CD4 and naive CD8 cells but increased numbers of CD8 effector/memory T cells were predominant immunologic features. The majority of patients (89%) received immunoglobulin replacement; 3 patients were treated with rituximab, and 6 were treated with rapamycin initiated after diagnosis of APDS2. Five patients died from APDS2-related complications.APDS2 is a combined immunodeficiency with a variable clinical phenotype. Complications are frequent, such as severe bacterial and viral infections, lymphoproliferation, and lymphoma similar to APDS1/PASLI-CD. Immunoglobulin replacement therapy, rapamycin, and, likely in the near future, selective phosphoinositide 3-kinase δ inhibitors are possible treatment options.

Reduced autophagy is associated with the aberrant humoral response observed in lipopolysaccharide-responsive beige-like anchor protein (LRBA) deficiency; however, the exact molecular mechanism and its impact on T-cell responses remain unknown. We identified two novel LRBA interactors, phosphoinositide 3-kinase regulatory subunit 4 (PIK3R4) and FYVE And Coiled-Coil Domain Autophagy Adaptor 1 (FYCO1). Both proteins play essential roles in different stages of autophagy. PIK3R4 facilitates the production of phosphatidylinositol-3 phosphate (PI(3)P) required for autophagosome formation and autophagosome-lysosome fusion, whereas FYCO1 allows autophagosome movement. LRBA-KO cells showed an impaired PI(3)P production, a delayed autophagosome-lysosome fusion, an accumulation of enlarged autophagosomes, and an atypical lysosomal positioning. These abnormalities led to decreased cargo material degradation and prolonged antigen presentation to T-cells via autophagy, resulting in increased production of proinflammatory cytokines, as autophagy is a major intracellular degradation system for major histocompatibility class II complex (MHCII) loading. Aberrant autophagosome formation, cargo degradation and antigen presentation were rescued by ectopic expression of WT-LRBA. In summary, we identified a novel function of LRBA that is crucial for T-cell-driven response through the interaction with two proteins of the autophagy machinery. These observations may contribute to the exacerbated T-cell dysregulation observed in LRBA-deficient patients.