Fetal liver progenitor cell suspensions (FLPC) and hepatic precursor cells derived from embryonic stem cells (ES-HPC) represent a potential source for liver cell therapy. However, the relative capacity of these cell types to engraft and repopulate a recipient liver compared with adult hepatocytes (HC) has not been comprehensively assessed. We transplanted mouse and human HC, FLPC, and ES-HPC into a new immunodeficient mouse strain (Alb-uPA(tg(+/-))Rag2(-/-)gamma(c)(-/-) mice) and estimated the percentages of HC after 3 months. Adult mouse HC repopulated approximately half of the liver mass (46.6 +/- 8.0%, 1 x 10(6) transplanted cells), whereas mouse FLPC derived from day 13.5 and 11.5 post conception embryos generated only 12.1 +/- 3.0% and 5.1 +/- 1.1%, respectively, of the recipient liver and smaller cell clusters. Adult human HC and FLPC generated overall less liver tissue than mouse cells and repopulated 10.0 +/- 3.9% and 2.7 +/- 1.1% of the recipient livers, respectively. Mouse and human ES-HPC did not generate HC clusters in our animal model. We conclude that, in contrast to expectations, adult HC of human and mouse origin generate liver tissue more efficiently than cells derived from fetal tissue or embryonic stem cells in a highly immunodeficient Alb-uPA transgenic mouse model system. These results have important implications in the context of selecting the optimal strategy for human liver cell therapies.

Individuals differ widely in their immune responses, with age, sex and genetic factors having major roles in this inherent variability1-6. However, the variables that drive such differences in cytokine secretion-a crucial component of the host response to immune challenges-remain poorly defined. Here we investigated 136 variables and identified smoking, cytomegalovirus latent infection and body mass index as major contributors to variability in cytokine response, with effects of comparable magnitudes with age, sex and genetics. We find that smoking influences both innate and adaptive immune responses. Notably, its effect on innate responses is quickly lost after smoking cessation and is specifically associated with plasma levels of CEACAM6, whereas its effect on adaptive responses persists long after individuals quit smoking and is associated with epigenetic memory. This is supported by the association of the past smoking effect on cytokine responses with DNA methylation at specific signal trans-activators and regulators of metabolism. Our findings identify three novel variables associated with cytokine secretion variability and reveal roles for smoking in the short- and long-term regulation of immune responses. These results have potential clinical implications for the risk of developing infections, cancers or autoimmune diseases.

Innate lymphoid cells (ILCs) include cytotoxic natural killer cells and distinct groups of cytokine-producing innate helper cells which participate in immune defense and promote tissue homeostasis. Circulating human ILC precursors (ILCP) able to generate all canonical ILC subsets via multi-potent or uni-potent intermediates according to our previous work. Here we show potential cooperative roles for the Notch and IL-23 signaling pathways for human ILC differentiation from blood ILCP using single cell cloning analyses and validate these findings in patient samples with rare genetic deficiencies in IL12RB1 and RORC. Mechanistically, Notch signaling promotes upregulation of the transcription factor RORC, enabling acquisition of Group 1 (IFN-γ) and Group 3 (IL-17A, IL-22) effector functions in multi-potent and uni-potent ILCP. Interfering with RORC or signaling through its target IL-23R compromises ILC3 effector functions but also generally suppresses ILC production from multi-potent ILCP. Our results identify a Notch->RORC- > IL-23R pathway which operates during human ILC differentiation. These observations may help guide protocols to expand functional ILC subsets in vitro with an aim towards novel ILC therapies for human disease.

Summary Inborn errors of human IFN-γ immunity underlie mycobacterial disease. We report a patient with mycobacterial disease due to an inherited deficiency of the transcription factor T-bet. This deficiency abolishes the expression of T-bet target genes, including IFNG , by altering chromatin accessibility and DNA methylation in CD4 + T cells. The patient has profoundly diminished counts of mycobacterial-reactive circulating NK, invariant NKT (iNKT), mucosal-associated invariant T (MAIT), and Vδ2 + γδ T lymphocytes, and of non-mycobacterial-reactive classic T H 1 lymphocytes, the remainders of which also produce abnormally low amounts of IFN-γ. Other IFN-γ-producing lymphocyte subsets however develop normally, but with low levels of IFN-γ production, with exception of Vδ2 − γδ T lymphocytes, which produce normal amounts of IFN-γ in response to non-mycobacterial stimulation, and non-classic T H 1 (T H 1*) lymphocytes, which produce IFN-γ normally in response to mycobacterial antigens. Human T-bet deficiency thus underlies mycobacterial disease by preventing the development of, and IFN-γ production by, innate (NK) and innate-like adaptive lymphocytes (iNKT, MAIT, and Vδ2 + γδ T cells), with mycobacterial-specific, IFN-γ-producing, purely adaptive αβ T H 1* cells unable to compensate for this deficit.

Abstract SARS-CoV-2 infection in children is generally milder than in adults, yet a proportion of cases result in hyperinflammatory conditions often including myocarditis. To better understand these cases, we applied a multi-parametric approach to the study of blood cells of 56 children hospitalized with suspicion of SARS-CoV-2 infection. The most severe forms of MIS-C (multisystem inflammatory syndrome in children related to SARS-CoV-2), that resulted in myocarditis, were characterized by elevated levels of pro-angiogenesis cytokines and several chemokines. Single-cell transcriptomic analyses identified a unique monocyte/dendritic cell gene signature that correlated with the occurrence of severe myocarditis, characterized by sustained NF-κB activity, TNF-α signaling, associated with decreased gene expression of NF-κB inhibitors. We also found a weak response to type-I and type-II interferons, hyperinflammation and response to oxidative stress related to increased HIF-1α and VEGF signaling. These results provide potential for a better understanding of disease pathophysiology.

Abstract In light of the expanding SARS-CoV-2 pandemic, developing efficient vaccines that can provide sufficient coverage for the world population is a global health priority. The measles virus (MV)-vectored vaccine is an attractive candidate given the measles vaccine’s extensive safety history, well-established manufacturing process, and induction of strong, long-lasting immunity. We developed an MV-based SARS-CoV-2 vaccine using either the full-length spike (S) or S2 subunit as the antigen. While the S2 antigen failed to induce neutralizing antibodies, the prefusion-stabilized, full-length S (MV-ATU2-SF-2P-dER) construct proved to be an attractive vaccine candidate, eliciting strong Th1-dominant T-cell and neutralizing antibody responses against the S antigen while minimizing reactivity to the vector itself. Neutralizing antibody titers remained high three months after homologous prime-boost immunization, and infectious virus was undetectable in all animals after challenge with a mouse-adapted SARS-CoV-2 virus.

Abstract The need to understand the mechanisms and pathways of immune responses in pathogenic conditions such as cancer and autoimmunity requires awareness of natural immune variability in healthy subjects. To this end, various systems immunology studies have been established. Among them, the Milieu Intérieur (MI) study was established to define the boundaries of a healthy immune response and identify determinants of immune response variation. MI used immunophenotyping of a 1000 healthy donor cohort by flow cytometry as a principal outcome for immune variance at steady state. For the 10-year longitudinal MI study, we have developed two high-dimensional spectral flow cytometry panels that allow deep characterization of innate and adaptive whole blood immune cells (35 and 34 fluorescent markers, respectively) and standardized the protocol for sample handling, staining, acquisition, and data analysis. This permits the reproducible quantification of over 182 immune cell phenotypes through robust immunophenotyping at a single site. This highly standardized protocol was applied to samples from patients with autoimmune/inflammatory diseases. It is currently used for characterization of the impact of age and environmental factors on peripheral blood immune phenotypes of >400 donors from the initial MI cohort.