Tumor immunotherapies have provided clinical benefits, yet great potential remains for optimizing therapeutic effects. Here, we show that low NAD+ levels restrict the function of tumor infiltrating T lymphocytes (TILs). TILs harvested from human ovarian tumor tissues showed decreased NAD+ levels compared with T cells from paired peripheral blood samples. The combination of whole-genome CRISPR and large-scale metabolic inhibitor screens implicated the NAD+ biosynthesis enzyme nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) is required for T cell activation. Further isotopic labeling and LC-MS studies confirmed that NAD+ depletion suppressed mitochondrial energy biosynthesis in T cells. Excitingly, NAD+ supplementation significantly enhanced the tumor cell-killing efficacy of CAR-T cells ex vivo, and extended animal survive in both adoptive CAR-T model and immune checkpoint blockade treatment models in vivo. This study demonstrates an over-the-counter nutrient supplement NAD+ could robustly boost the efficacy of T cell-based immunotherapy and provides insights into the cellular basis of T cell metabolic reprogramming in treating cancers.

ABSTRACT Stimulated emission depletion (STED) fluorescence nanoscopy allows the three-dimensional (3D) visualization of nanoscale subcellular structures, providing unique insights into their spatial organization. However, 3D-STED imaging and quantification of dense features are obstructed by the low signal-to-background ratio (SBR), resulting from optical aberrations and out-of-focus background. Here, combining with adaptive optics, we present an easy-to-implement and flexible method to improve SBR by dynamic phase switching. By switching to a counterclockwise vortex phase mask and a top-hat one with an incorrect inner radius, the depletion pattern features a nonzero-intensity center, enabling accurate background recordings. When the recorded background is subtracted from the aberration-corrected 3D-STED image, the SBR in dense sample areas can be improved by a factor of 3–6 times. We demonstrate our method on various dense subcellular structures, showing more advantages than the software-based background subtraction algorithms. Abstract Figure

Abstract Robust and effective T cell-mediated immune responses require proper allocation of metabolic resources through metabolic pathways to sustain the energetically costly immune response. As an essential class of polycationic metabolites ubiquitously present in all living organisms, the polyamine pool is tightly regulated by biosynthesis and salvage pathway. We demonstrated that arginine is a major carbon donor and glutamine is a minor carbon donor for polyamine biosynthesis in T cells. Accordingly, the dependence of T cells can be partially relieved by replenishing the polyamine pool. In response to the blockage of de novo synthesis, T cells can rapidly restore the polyamine pool through a compensatory increase in polyamine uptake from the environment, indicating a layer of metabolic plasticity. Simultaneously blocking synthesis and uptake depletes the intracellular PA pool, inhibits T cell proliferation, suppresses T cell inflammation, indicating the potential therapeutic value of targeting the polyamine for managing inflammatory and autoimmune diseases.

Abstract Hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) are successfully employed for hematological transplantations, and impaired HSPC function causes hematological diseases and aging. HSPCs maintain the lifelong homeostasis of blood and immune cells through continuous self‐renewal and maintenance of the multilineage differentiation potential. TMEM106B is a transmembrane protein localized on lysosomal membranes and associated with neurodegenerative and cardiovascular diseases; however, its roles in HSPCs and hematopoiesis are unknown. Here, we established tmem106bb −/− knockout (KO) zebrafish and showed that tmem106bb KO reduced the proliferation of HSPCs during definitive hematopoiesis. The differentiation potential of HSPCs to lymphoid lineage was reduced, whereas the myeloid and erythroid differentiation potentials of HPSCs were increased in tmem106bb −/− zebrafish. Similar results were obtained with morpholino knockdown of tmem106bb . Mechanistically, TMEM106B interacted with LAMP2A, the lysosomal associated membrane protein 2A, impaired LAMP2A‐Cathepsin A interaction, and enhanced LAMP2A stability; tmem106bb KO or TMEM106B knockdown caused LAMP2A degradation and impairment of chaperone‐mediated autophagy (CMA). Knockdown of lamp2a caused similar phenotypes to that in tmem106bb −/− zebrafish, and overexpression of lamp2a rescued the impaired phenotypes of HSPCs in tmem106bb −/− embryos. These results uncover a novel molecular mechanism for the maintenance of HSPC proliferation and differentiation through stabilizing LAMP2A via TMEM106B‐LAMP2A interaction.