Many antigen-specific T cells die after exposure to antigen in animals. These cells also die if they are isolated from animals shortly after activation and cultured. Various cytokines were tested for their ability to interfere with this in vitro death. Surprisingly, tumor necrosis factor α and other inflammatory cytokines did not prevent the in vitro death of activated T cells, even though these cytokines do prevent activated T cell death in animals. Therefore, the inflammatory cytokines probably act on T cells in vivo via an intermediary factor. Four cytokines, interleukin (IL)-2, IL-4, IL-7, and IL-15, did prevent activated T cell death in vitro , with IL-4 and IL-15 more effective than IL-2 or IL-7. These cytokines share a component of their receptors, the common γ chain, γc. Therefore, their collective ability to protect activated T cells from death may be mediated by signals involving γc. To assess their activity in vivo , two of the cytokines, IL-2 and IL-4, were expressed in animals at local sites of superantigen responses. Both cytokines increased the numbers of T cells found at the local sites 14 days later. Interleukin 4 was more effective than IL-2, even though IL-2 stimulates T cell proliferation better than IL-4. This result suggested that IL-4 and related cytokines can promote T cell survival in vivo as well as in vitro . The ability of these cytokines to prevent the death of activated T cells may be important at certain stages of immune responses in animals.

Abstract Arthritogenic alphaviruses such as Chikungunya virus and O’nyong nyong virus cause acute and chronic crippling arthralgia associated with inflammatory immune responses. However, the physiological functions of individual immune signaling pathways in the pathogenesis of alphaviral arthritis remain poorly understood. Here we report that a deficiency in the stimulator-of-interferon-genes (STING) led to enhanced viral loads, exacerbated inflammation and selectively elevated expression of CXCL10, a chemoattractant for monocytes/macrophages/T cells, in mouse feet. Cxcl10 -/- mice had the same viremia as wild-type animals, but fewer immune infiltrates and lower viral loads in footpads at the peak of arthritic disease (6-8 days post infection). Macrophages constituted the largest immune cell population in footpads following infection, which were significantly reduced in Cxcl10 -/- mice. The viral RNA loads in neutrophils and macrophages were reduced in Cxcl10 -/- compared to wild-type mice. In summary, our results demonstrate that STING signaling represses, while CXCL10 signaling promotes, pathogenesis of alphaviral disease.

Abstract Astrocyte activation is associated with neuropathology and the production of tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP1). TIMP1 is a pleiotropic extracellular protein that functions both as a protease inhibitor and as a growth factor. We have previously demonstrated that murine astrocytes that lack expression of Timp1 do not support rat oligodendrocyte progenitor cell (rOPC) differentiation, and adult global Timp1 knockout ( Timp1 KO ) mice do not efficiently remyelinate following a demyelinating injury. To better understand the basis of this, we performed unbiased proteomic analyses and identified a fibronectin-derived peptide called anastellin that is unique to the murine Timp1 KO astrocyte secretome. Anastellin was found to block rOPC differentiation in vitro and enhanced the inhibitory influence of fibronectin on rOPC differentiation. Anastellin is known to act upon the sphingosine-1-phosphate receptor 1 (S1PR1), and we determined that anastellin also blocked the pro-myelinating effect of FTY720 (or fingolimod) on rOPC differentiation in vitro . Further, administration of FTY720 to wild-type C57BL/6 mice during MOG 35-55 -EAE ameliorated clinical disability while FTY720 administered to mice lacking expression of Timp1 in astrocytes ( Timp1 cKO ) had no effect. Analysis of human TIMP1 and fibronectin ( FN1 ) transcripts from healthy and multiple sclerosis (MS) patient brain samples revealed an inverse relationship where lower TIMP1 expression was coincident with elevated FN1 in MS astrocytes. Lastly, we analyzed proteomic databases of MS samples and identified anastellin peptides to be more abundant in the cerebrospinal fluid (CSF) of human MS patients with high versus low disease activity. The prospective role for anastellin generation in association with myelin lesions as a consequence of a lack of astrocytic TIMP-1 production could influence both the efficacy of fingolimod responses and the innate remyelination potential of the the MS brain. Significance Statement Astrocytic production of TIMP-1 prevents the protein catabolism of fibronectin. In the absence of TIMP-1, fibronectin is further digested leading to a higher abundance of anastellin peptides that can bind to sphingosine-1-phosphate receptor 1. The binding of anastellin with the sphingosine-1-phosphate receptor 1 impairs the differentiation of oligodendrocytes progenitor cells into myelinating oligodendrocytes in vitro , and negates the astrocyte-mediated therapeutic effects of FTY720 in the EAE model of chronic CNS inflammation. These data indicate that TIMP-1 production by astrocytes is important in coordinating astrocytic functions during inflammation. In the absence of astrocyte produced TIMP-1, elevated expression of anastellin may represent a prospective biomarker for FTY720 therapeutic responsiveness.

Abstract NFκB mediated endothelial activation drives leukocyte recruitment and atherosclerosis, in part through upregulation of adhesion molecules Icam1 and Vcam. The endothelium is “primed” for cytokine activation of NFκB by exposure to low and disturbed blood flow (LDF) in vivo and by LDF or static conditions in cultured cells. While priming leads to an exaggerated expression of Icam1 and Vcam following cytokine stimulation, the molecular underpinnings are not fully understood. We showed that alternative splicing of genes regulating NFκB signaling occurs during priming, but the functional implications of this are not known. We hypothesize that the regulation of splicing by RNA-binding splice factors is critical for priming. Here, we perform a CRISPR screen in cultured aortic endothelial cells to determine whether splice factors active in the response to LDF participate in endothelial cell priming. Using Icam1 and Vcam induction by TNFα stimulation as a marker of priming, we identify polypyrimidine tract binding protein (Ptbp1) as a required splice factor. Ptbp1 expression is increased and its motifs are enriched nearby alternatively spliced exons in endothelial cells exposed to LDF in vivo in a platelet dependent manner, indicating its induction by early innate immune cell recruitment. At a mechanistic level, deletion of Ptbp1 inhibited NFκB nuclear translocation and transcriptional activation. These changes coincided with altered splicing of key components of the NFκB signaling pathway that were similarly altered in the LDF response. However, these splicing and transcriptional changes could be restored by expression of human PTBP1 cDNA in Ptbp1 deleted cells. In vivo, endothelial specific deletion of Ptbp1 reduced myeloid cell infiltration at regions of LDF in atherosclerotic mice. In human coronary arteries, PTBP1 expression correlates with expression of TNF pathway genes and amount of plaque. Together, our data suggest that Ptbp1, which is activated in the endothelium by innate immune cell recruitment in regions of LDF, is required for priming of the endothelium for subsequent NFκB activation and myeloid cell recruitment in vascular inflammation. Graphical Abstract Plaque forms in low and disturbed flow regions of the vasculature, where endothelial cells are “primed” to respond to cytokines (e.g. TNFα) with elevated levels of cell adhesion molecules via the NFκB signaling pathway. We show that the splice factor Ptbp1 (purple) mediates priming. Ptbp1 is induced in endothelial cells by platelet recruitment, promoting priming and subsequent myeloid cell infiltration into plaque. Mechanistically, Ptbp1 regulates splicing of genes involved in the NFκB signaling pathway and is required for efficient nuclear translocation of NFκB in endothelial cells. This provides new insight into the molecular mechanisms underlying an endothelial priming process that reinforces vascular inflammatory responses.

Atherosclerotic plaques are defined by the accumulation of lipids and immune cells beneath the endothelium of the arterial intima. CD8 T cells are among the most abundant immune cell types in plaque, and conditions linked to their activation correlate with increased levels of cardiovascular disease. As lethal effectors of the immune response, CD8 T cell activation is suppressed at multiple levels. These checkpoints are critical in dampening autoimmune responses, and limiting damage in cardiovascular disease. Endothelial cells are well known for their role in recruiting CD8 T and other hematopoietic cells to low and disturbed flow (LDF) arterial regions that develop plaque, but whether they locally influence CD8 effector functions is unclear. Here, we show that endothelial cells can actively suppress CD8 T cell responses in settings of chronic plaque inflammation, but that this behavior is governed by expression of the RNA-binding protein Embryonic Lethal, Abnormal Vision-Like 1 (Elavl1). In response to immune cell recruitment in plaque, the endothelium dynamically shifts splicing of pre-mRNA and their translation to enhance expression of immune-regulatory proteins including C1q and CD27. This program is immuno-suppressive, and limited by Elavl1. We show this by

Abstract Globoid cell leukodystrophy (GLD) or Krabbe’s disease is a fatal genetic demyelinating disease of the central nervous system caused by loss-of-function mutations in the galactosylceramidase (galc) gene. While the metabolic basis for disease is known, the understanding of how this results in neuropathology is not well understood. Herein we report that the rapid and protracted elevation of CD8+ cytotoxic T lymphocytes occurs coincident with clinical disease in a mouse model of GLD. Administration of a function blocking antibody against CD8α effectively prevented disease onset, reduced morbidity and mortality and prevented CNS demyelination in mice. These data indicate that subsequent to the genetic cause of disease, neuropathology is driven by pathogenic CD8+ T cells, thus offering novel therapeutic potential for treatment of GLD. One-Sentence Summary CD8 T-cells mediate demyelination and neuroinflammation in a genetic white matter disease.

The goal of cancer immunotherapy is to boost a patient's immune response to a tumor. Yet, the design of an effective immunotherapy is complicated by various factors, including a potentially immunosuppressive tumor microenvironment, immune-modulating effects of conventional treatments, and therapy-related toxicities. These complexities can be incorporated into mathematical and computational models of cancer immunotherapy that can then be used to aid in rational therapy design. In this review, we survey modeling approaches under the umbrella of the major challenges facing immunotherapy development, which encompass tumor classification, optimal treatment scheduling, and combination therapy design. Although overlapping, each challenge has presented unique opportunities for modelers to make contributions using analytical and numerical analysis of model outcomes, as well as optimization algorithms. We discuss several examples of models that have grown in complexity as more biological information has become available, showcasing how model development is a dynamic process interlinked with the rapid advances in tumor-immune biology. We conclude the review with recommendations for modelers both with respect to methodology and biological direction that might help keep modelers at the forefront of cancer immunotherapy development.