Establishing a longtime residency Innate lymphoid cells (ILCs) are a subset of immune cells that promote barrier immunity in tissues such as the gut and lungs and help to maintain immune homeostasis. Gasteiger et al. investigated how the body maintains its pools of ILCs in such peripheral tissues, as well as in immune tissues such as the lymph nodes and the spleen. In mice surgically joined to share their bloodstreams, unlike lymphocytes, most ILCs did not circulate through the blood. Instead, ILCs resided long term in tissues, even in the face of inflammation or infection. Science , this issue p. 981

The cytokine receptor IL-2R is essential for the development of Treg cells; therefore, it has been difficult to separate this from its role in the suppressive function of Treg cells. Rudensky and colleagues use various genetic systems to show that capture of IL-2 by IL-2R is important for suppression of CD8+ T cells but not that of CD4+ T cells. Regulatory T cells (Treg cells), which have abundant expression of the interleukin 2 receptor (IL-2R), are reliant on IL-2 produced by activated T cells. This feature indicates a key role for a simple network based on the consumption of IL-2 by Treg cells in their suppressor function. However, congenital deficiency in IL-2R results in reduced expression of the Treg cell lineage–specification factor Foxp3, which has confounded experimental efforts to understand the role of IL-2R expression and signaling in the suppressor function of Treg cells. Using genetic gain- and loss-of-function approaches, we found that capture of IL-2 was dispensable for the control of CD4+ T cells but was important for limiting the activation of CD8+ T cells, and that IL-2R-dependent activation of the transcription factor STAT5 had an essential role in the suppressor function of Treg cells separable from signaling via the T cell antigen receptor.

Trail+DX5−Eomes− natural killer (NK) cells arise in the mouse fetal liver and persist in the adult liver. Their relationships with Trail−DX5+ NK cells remain controversial. We generated a novel Eomes-GFP reporter murine model to address this question. We found that Eomes− NK cells are not precursors of classical Eomes+ NK cells but rather constitute a distinct lineage of innate lymphoid cells. Eomes− NK cells are strictly dependent on both T-bet and IL-15, similarly to NKT cells. We observed that, in the liver, expression of T-bet in progenitors represses Eomes expression and the development of Eomes+ NK cells. Reciprocally, the bone marrow (BM) microenvironment restricts T-bet expression in developing NK cells. Ectopic expression of T-bet forces the development of Eomes− NK cells, demonstrating that repression of T-bet is essential for the development of Eomes+ NK cells. Gene profile analyses show that Eomes− NK cells share part of their transcriptional program with NKT cells, including genes involved in liver homing and NK cell receptors. Moreover, Eomes− NK cells produce a broad range of cytokines, including IL-2 and TNF in vitro and in vivo, during immune responses against vaccinia virus. Thus, mutually exclusive expression of T-bet and Eomes drives the development of different NK cell lineages with complementary functions.

In multicellular organisms, specialized functions are delegated to distinct cell types whose identity and functional integrity are maintained upon challenge. However, little is known about the mechanisms enabling lineage inheritance and their biological implications. Regulatory T (Treg) cells, which express the transcription factor Foxp3, suppress fatal autoimmunity throughout the lifespan of animals. Here, we show that a dedicated Foxp3 intronic element CNS2 maintains Treg cell lineage identity by acting as a sensor of the essential Treg cell growth factor IL-2 and its downstream target STAT5. CNS2 sustains Foxp3 expression during division of mature Treg cells when IL-2 is limiting and counteracts proinflammatory cytokine signaling that leads to the loss of Foxp3. CNS2-mediated stable inheritance of Foxp3 expression is critical for adequate suppression of diverse types of chronic inflammation by Treg cells and prevents their differentiation into inflammatory effector cells. The described mechanism may represent a general principle of the inheritance of differentiated cell states.

The bZIP transcription factor Nfil3 (also known as E4BP4) is required for the development of natural killer (NK) cells and type 1 innate lymphoid cells (ILC1s). We find that Nfil3 plays a critical role in the development of other mucosal tissue-associated innate lymphocytes. Type 3 ILCs (ILC3s), including lymphoid tissue inducer (LTi)–like cells, are severely diminished in both numbers and function in Nfil3-deficient mice. Using mixed bone marrow chimeric mice, we demonstrate that Nfil3 is critical for normal development of gut-associated ILC3s in a cell-intrinsic manner. Furthermore, Nfil3 deficiency severely compromises intestinal innate immune defense against acute bacterial infection with Citrobacter rodentium and Clostridium difficile. Nfil3 deficiency resulted in a loss of the recently identified ILC precursor, yet conditional ablation of Nfil3 in the NKp46+ ILC3 subset did not perturb ILC3 numbers, suggesting that Nfil3 is required early during ILC3 development but not for lineage maintenance. Lastly, a marked defect in type 2 ILCs (ILC2s) was also observed in the lungs and visceral adipose tissue of Nfil3-deficient mice, revealing a general requirement for Nfil3 in the development of all ILC lineages.

Objective The hallmark oncogene MYC drives the progression of most tumours, but direct inhibition of MYC by a small-molecule drug has not reached clinical testing. MYC is a transcription factor that depends on several binding partners to function. We therefore explored the possibility of targeting MYC via its interactome in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). Design To identify the most suitable targets among all MYC binding partners, we constructed a targeted shRNA library and performed screens in cultured PDAC cells and tumours in mice. Results Unexpectedly, many MYC binding partners were found to be important for cultured PDAC cells but dispensable in vivo. However, some were also essential for tumours in their natural environment and, among these, the ATPases RUVBL1 and RUVBL2 ranked first. Degradation of RUVBL1 by the auxin-degron system led to the arrest of cultured PDAC cells but not untransformed cells and to complete tumour regression in mice, which was preceded by immune cell infiltration. Mechanistically, RUVBL1 was required for MYC to establish oncogenic and immunoevasive gene expression identifying the RUVBL1/2 complex as a druggable vulnerability in MYC-driven cancer. Conclusion One implication of our study is that PDAC cell dependencies are strongly influenced by the environment, so genetic screens should be performed in vitro and in vivo. Moreover, the auxin-degron system can be applied in a PDAC model, allowing target validation in living mice. Finally, by revealing the nuclear functions of the RUVBL1/2 complex, our study presents a pharmaceutical strategy to render pancreatic cancers potentially susceptible to immunotherapy.

Abstract Establishing and maintaining tolerance to self- or innocuous foreign antigens is vital for preservation of organismal health. Within the thymus, medullary thymic epithelial cells (mTECs) expressing A uto I mmune Re gulator, Aire, play a critical role in self-tolerance through deletion of autoreactive T cells and promotion of thymic regulatory T (Treg) cell development. Within weeks of birth, a separate wave of Treg cell differentiation occurs in the periphery, upon exposure to dietary and commensal microbiota derived antigens, yet the cell types responsible for the generation of peripheral Treg (pTreg) cells are not known. Here we identified a new class of RORγt + antigen-presenting cells (APC), dubbed Thetis cells (TCs), with transcriptional features of both mTECs and dendritic cells (DCs), comprising 4 major sub-groups (TC I-IV). We uncovered a developmental wave of TCs within intestinal lymph nodes during a critical early life window, coincident with the wave of pTreg cell differentiation. While TC I and III expressed the signature mTEC nuclear factor Aire, TC IV lacked Aire expression and were enriched for molecules required for pTreg generation, including the TGF-β activating integrin αvβ8. Loss of either MHCII or Itgb8 expression by TCs led to a profound impairment in intestinal pTreg differentiation, with onset of intestinal inflammation. In contrast, MHCII expression by RORγt + group 3 innate lymphoid cells (ILC3) and classical DCs was neither sufficient nor required for pTreg generation, further implicating TCs as the tolerogenic RORγt + APC with an essential early life function. Our studies reveal parallel pathways for establishment of tolerance to self and foreign antigen within the thymus and periphery, marked by involvement of shared cellular and transcriptional programs.

Group 1 innate lymphoid cells (ILCs) encompass NK cells and ILC1s, which have non-redundant roles in host protection against pathogens and cancer. Despite their circulating nature, NK cells can establish residency in selected tissues during ontogeny, forming a distinct functional subset. The mechanisms that initiate, maintain, and regulate the conversion of NK cells into tissue-resident NK (trNK) cells are currently not well understood. Here, we identify autocrine transforming growth factor-β (TGF-β) as a cell-autonomous driver for NK cell tissue residency across multiple glandular tissues during development. Cell-intrinsic production of TGF-β was continuously required for the maintenance of trNK cells and synergized with Hobit to enhance cytotoxic function. Whereas autocrine TGF-β was redundant in tumors, our study revealed that NK cell–derived TGF-β allowed the expansion of cytotoxic trNK cells during local infection with murine cytomegalovirus (MCMV) and contributed to viral control in the salivary gland. Collectively, our findings reveal tissue-specific regulation of trNK cell differentiation and function by autocrine TGF-β1, which is relevant for antiviral immunity.

ABSTRACT Functional exhaustion of T cells in cancer and persistent infections is characterized by the upregulation of inhibitory receptors, the progressive decline in cytokine secretion and impaired cytolytic activity. Terminally exhausted T cells are steadily replenished by a precursor population (Tpex) with phenotypic features of memory T cells and a stem-like capacity to self-renew. However, the metabolic principles of Tpex maintenance and the regulatory circuits that control the exhaustion of their progeny remain incompletely understood. Using a combination of gene-deficient mice, single-cell transcriptomics and metabolomic analyses, we here show that mitochondrial insufficiency is a cell-intrinsic trigger that initiates the T cell exhaustion program. At the molecular level, we found that diminished mitochondrial respiration and metabolic remodeling cause oxidative stress, which inhibits the proteasomal degradation of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF-1α) in Tpex cells. HIF-1α mediates the transcriptional-glycolytic reprogramming of Tpex cells as an initial step towards terminal differentiation and functional exhaustion. Finally, we show that enhancing respiration by limiting the glycolytic activity of CAR T cells is a feasible metabolic intervention strategy to preserve the stemness of Tpex cells during chronic viral infection and cancer immunotherapy.