Mesenchymal stem cells (MSCs) are adult, multipotent, stem cells with immunomodulatory properties. The mechanisms involved in the capacity of MSCs to inhibit the proliferation of proinflammatory T lymphocytes, which appear responsible for causing autoimmune disease, have yet to be fully elucidated. One of the underlying mechanisms studied recently is the ability of MSCs to generate T regulatory (Treg) cells in vitro and in vivo from activated peripheral blood mononuclear cells (PBMC), T-CD4+ and also T-CD8+ cells. In the present work we investigated the capacity of MSCs to generate Treg cells using T-CD4+ cells induced to differentiate toward the proinflammatory Th1 and Th17 lineages. MSCs were obtained from mouse bone marrow and characterized according to their surface antigen expression and their multilineage differentiation potential. CD4+ T cells isolated from mouse spleens were induced to differentiate into Th1 or Th17 cells and co-cultured with MSCs added at day 0, 2 or 4 of the differentiation processes. After six days, CD25, Foxp3, IL-17 and IFN-γ expression was assessed by flow cytometry and helios and neuropilin 1 mRNA levels were assessed by RT-qPCR. For the functional assays, the ‘conditioned’ subpopulation generated in the presence of MSCs was cultured with concanavalin A-activated CD4+ T cells labeled with carboxyfluorescein succinimidyl ester. Finally, we used the encephalomyelitis autoimmune diseases (EAE) mouse model, in which mice were injected with MSCs at day 18 and 30 after immunization. At day 50, the mice were euthanized and draining lymph nodes were extracted for Th1, Th17 and Treg detection by flow cytometry. MSCs were able to suppress the proliferation, activation and differentiation of CD4+ T cells induced to differentiate into Th1 and Th17 cells. This substantial suppressive effect was associated with an increase of the percentage of functional induced CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells and IL-10 secretion. However, using mature Th1 or Th17 cells our results demonstrated that while MSCs suppress the proliferation and phenotype of mature Th1 and Th17 cells they did not generate Treg cells. Finally, we showed that the beneficial effect observed following MSC injection in an EAE mouse model was associated with the suppression of Th17 cells and an increase in the percentage of CD4+CD25+Foxp3+ T lymphocytes when administrated at early stages of the disease. This study demonstrated that MSCs contribute to the generation of an immunosuppressive environment via the inhibition of proinflammatory T cells and the induction of T cells with a regulatory phenotype. Together, these results might have important clinical implications for inflammatory and autoimmune diseases.

Pro-inflammatory immune responses are necessary for effective pathogen clearance, but cause severe tissue damage if not shut down in a timely manner 1,2 . Excessive complement and IFN-γ-associated responses are known drivers of immunopathogenesis 3 and are among the most highly induced immune programs in hyper-inflammatory SARS-CoV2 lung infection 4 . The molecular mechanisms that govern orderly shutdown and retraction of these responses remain poorly understood. Here, we show that complement triggers contraction of IFN-γ producing CD4 + T helper (Th) 1 cell responses by inducing expression of the vitamin D (VitD) receptor (VDR) and CYP27B1, the enzyme that activates VitD, permitting T cells to both activate and respond to VitD. VitD then initiates the transition from pro-inflammatory IFN-γ + Th1 cells to suppressive IL-10 + Th1 cells. This process is primed by dynamic changes in the epigenetic landscape of CD4 + T cells, generating superenhancers and recruiting c-JUN and BACH2, a key immunoregulatory transcription factor 5–7 . Accordingly, cells in psoriatic skin treated with VitD increased BACH2 expression, and BACH2 haplo-insufficient CD4 + T cells were defective in IL-10 production. As proof-of-concept, we show that CD4 + T cells in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of patients with COVID-19 are Th1-skewed and that VDR is among the top regulators of genes induced by SARS-CoV2. Importantly, genes normally down-regulated by VitD were de-repressed in CD4 + BALF T cells of COVID-19, indicating that the VitD-driven shutdown program is impaired in this setting. The active metabolite of VitD, alfacalcidol, and cortico-steroids were among the top predicted pharmaceuticals that could normalize SARS-CoV2 induced genes. These data indicate that adjunct therapy with VitD in the context of other immunomodulatory drugs may be a beneficial strategy to dampen hyperinflammation in severe COVID-19.

Cytokine-induced signaling pathways are tightly regulated and self-limiting, as their dysregulation causes immune disorders and cancer. The precise mechanisms that fine-tune these responses are incompletely understood. We show that the E3 ubiquitin ligase RNF144A is an IL-2/STAT5-induced gene in T cells and critically orchestrates the hierarchy of IL-2R signaling to promote STAT5 activation and limit RAF-ERK-MAPK output from the IL-2R. Mechanistically, RNF144A increased the interaction between IL-2Rβ and STAT5 and polyubiquitinated RAF1, enhancing its proteasomal degradation and preventing the formation of the potent RAF1/BRAF kinase complex. CD8+ T cells from Rnf144a-/- mice had impaired IL-2-induction of effector genes, including Tnf and granzymes, and these mice demonstrated increased susceptibility to influenza. Reduced RNF144A expression was associated with more severe influenza in humans and its expression in patients was a biomarker distinguishing moderate from severe disease. These studies reveal a vital physiological role for RNF144A in maintaining the fidelity of IL-2R signaling in CTLs to prevent severe inflammation in response to infection.

Abstract Recent clinical experience has demonstrated that adoptive regulatory T cell therapy is a safe and feasible strategy to suppress immunopathology via induction of host tolerance to allo- and autoantigens. However, clinical trials continue to be compromised due to an inability to manufacture a sufficient Treg cell dose. Multipotent adult progenitor cells (MAPC Ⓡ ) promote regulatory T cell differentiation in vitro , suggesting they may be repurposed to enhance ex vivo expansion of Tregs for adoptive cellular therapy. Here, we use a GMP compatible Treg expansion platform to demonstrate that MAPC cell-co-cultured Tregs (MulTreg) exhibit a log-fold increase in yield across two independent cohorts, reducing time to target dose by an average of 30%. Enhanced expansion is linked with a distinct Treg cell-intrinsic transcriptional program, characterized by diminished levels of core exhaustion ( BATF, ID2, PRDM1, LAYN, DUSP1 ), and quiescence ( TOB1, TSC22D3 ) related genes, coupled to elevated expression of cell-cycle and proliferation loci ( MKI67, CDK1, AURKA, AURKB ). In addition, MulTreg display a unique gut homing (CCR7lo β 7 hi) phenotype and importantly, are more readily expanded from patients with autoimmune disease compared to matched Treg lines, suggesting clinical utility in gut and/or Th1-driven pathology associated with autoimmunity or transplantation. Relative to expanded Tregs, MulTreg retain equivalent and robust purity, FoxP3 TSDR demethylation, nominal effector cytokine production and potent suppression of Th1-driven antigen specific and polyclonal responses in vitro and xeno graft vs host disease (xGvHD) in vivo . These data support the use of MAPC cell co-culture in adoptive Treg therapy platforms as a means to rescue expansion failure and reduce the time required to manufacture a stable, potently suppressive product.

The etiology of gallbladder cancer (GBC) is multifactorial, with chronic inflammation resulting from infections, autoimmune diseases, and lifestyle factors playing a pivotal role. Vitamin D deficiency (VDD) has been implicated in the pathogenesis of autoimmune disorders and various malignancies, including GBC. Research on autoimmune diseases highlights the anti-inflammatory properties of vitamin D, suggesting its potential to mitigate disease progression. In oncology, VDD has similarly been linked to increased inflammation, which may contribute to both the initiation and progression of cancer. A critical component in carcinogenesis, as well as in the immunomodulatory effects of vitamin D in autoimmune conditions, is the balance between T-helper 17 (Th17) cells and regulatory T (Treg) cells. We hypothesize that vitamin D may inhibit epithelial–mesenchymal transition (EMT) in GBC by modulating the spatial distribution of tumor-infiltrating T cells, particularly through the regulation of the Th17/Treg balance at the tumor margins. This Th17/Treg imbalance may act as a mechanistic link between VDD and the progression of GBC carcinogenesis. Investigating the role of an Th17/Treg imbalance as a mediator in VDD-induced EMT in GBC not only provides deeper insights into the pathogenesis of GBC but also sheds light on broader mechanisms relevant to the development of other solid organ cancers, given the expanding recognition of the roles of VDD and Th17/Treg cells in cancer biology.

Abstract Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is the most common manifestation of oral cancer. It has been proposed that periodontal pathogens contribute to OSCC progression, mainly by their virulence factors. However, the main periodontal pathogen and its mechanism to modulate OSCC cells remains not fully understood. In this study we investigate the main host-pathogen pathways in OSCC by computational proteomics and the mechanism behind cancer progression by the oral microbiome. The main host-pathogen pathways were analyzed in the secretome of biopsies from patients with OSCC and healthy controls by mass spectrometry. Then, functional assays were performed to evaluate the host-pathogen pathways highlighted in oral cancer. Host proteins associated with LPS response, cell migration/adhesion, and metabolism of amino acids were significantly upregulated in the human cancer proteome, whereas the complement cascade was downregulated in malignant samples. Then, the microbiome analysis revealed large number and variety of peptides from Fusobacterium nucleatum ( F. nucleatum ) in OSCC samples, from which several enzymes from the L-glutamate degradation pathway were found, indicating that L-glutamate from cancer cells is used as an energy source, and catabolized into butyrate by the bacteria. In fact, we observed that F. nucleatum modulates the cystine/glutamate antiporter in an OSCC cell line by increasing SLC7A11 expression, promoting L-glutamate efflux and favoring bacterial infection. Finally, our results showed that F. nucleatum and its metabolic derivates promote tumor spheroids growth, spheroids-derived cell detachment, epithelial-mesenchymal transition and Galectin-9 upregulation. Altogether, F. nucleatum promotes pro-tumoral mechanism in oral cancer.