Abstract The deterioration in immune function with aging is thought to make a major contribution to the increased morbidity and mortality from infectious disease in old age. One aspect of immune senescence is the reduction in CD8 T cell repertoire as due to the accumulation of oligoclonal, memory T cells and a reduction in the naive T cell pool. CD8 T cell clonal expansions accumulate with age, but their antigenic specificity remains unknown. In this study, we show that in elderly individuals seropositivity for human CMV leads to the development of oligoclonal populations of CMV-specific CTL that can constitute up to one-quarter of the total CD8 T cell population. Furthermore, CMV-specific CTL have a highly polarized membrane phenotype that is typical of effector memory cells (CD28−, CD57+, CCR7−). TCR analyses show that CMV-specific CTL have highly restricted clonality with greater restriction in the larger expansions. Clonal analysis of the total CD8 T cell repertoire was compared between CMV-seropositive and CMV-seronegative donors. Thirty-three percent more clonal expansions were observed in CMV-seropositive donors in comparison with seronegative individuals. These data implicate CMV as a major factor in driving oligoclonal expansions in old age. Such a dramatic accumulation of virus-specific effector CTL might impair the ability to respond to heterologous infection and may underlie the negative influence of CMV seropositivity on survival in the very elderly.

Stem cell transplantation is used widely in the management of a range of diseases of the hemopoietic system. Patients are immunosuppressed profoundly in the early posttransplant period, and reactivation of cytomegalovirus (CMV) remains a significant cause of morbidity and mortality. Adoptive transfer of donor-derived CMV-specific CD8+ T cell clones has been shown to reduce the rate of viral reactivation; however, the complexity of this approach severely limits its clinical application. We have purified CMV-specific CD8+ T cells from the blood of stem cell transplant donors using staining with HLA–peptide tetramers followed by selection with magnetic beads. CMV-specific CD8+ cells were infused directly into nine patients within 4 h of selection. Median cell dosage was 8.6 × 103/kg with a purity of 98% of all T cells. CMV-specific CD8+ T cells became detectable in all patients within 10 d of infusion, and TCR clonotype analysis showed persistence of infused cells in two patients studied. CMV viremia was reduced in every case and eight patients cleared the infection, including one patient who had a prolonged history of CMV infection that was refractory to antiviral therapy. This novel approach to adoptive transfer has considerable potential for antigen-specific T cell therapy.

Abstract Aging in humans is associated with increased infections and the reduced proliferative capacity of T cells, part of the more global phenomenon termed immune senescence. The etiology of immune senescence is unknown but the accumulation of virus-specific memory T cells may be a contributory factor. We have examined CD8 T cell responses to two persistent herpesvirus infections, CMV and EBV, and to a recurrent virus infection, influenza, in different age cohorts of healthy donors using HLA-peptide tetramers and intracellular cytokine detection. Of these, CMV appears to be the most immunogenic, with the CD8 T cell response representing over 10% of the CD8 pool in many elderly donors. Interestingly, the effect of age upon EBV-specific responses depends upon donor CMV sero-status. In CMV seropositive donors, the magnitude of the EBV-specific immune response is stable with age, but in CMV seronegative donors, the response to EBV increases significantly with age. By contrast, the influenza-specific CD8 T cell immune response decreases with age, independent of CMV status. The functional activity of the herpesvirus-specific immune response decreases in elderly donors, although the characteristic phenotypes of CMV- and EBV-specific memory populations are retained. This demonstrates that aging is associated with a marked accumulation of CMV-specific CD8 T cells together with a decrease in immediate effector function. Moreover, infection with CMV can reduce prevailing levels of immunity to EBV, another persistent virus. These results suggest that carriage of CMV may be detrimental to the immunocompetent host by suppressing heterologous virus-specific immunity during aging.

Background and Aims Activation of the antitumor immune response using programmed death receptor‐1 (PD‐1) blockade showed benefit only in a fraction of patients with hepatocellular carcinoma (HCC). Combining PD‐1 blockade with antiangiogenesis has shown promise in substantially increasing the fraction of patients with HCC who respond to treatment, but the mechanism of this interaction is unknown. Approach and Results We recapitulated these clinical outcomes using orthotopic—grafted or induced—murine models of HCC. Specific blockade of vascular endothelial receptor 2 (VEGFR‐2) using a murine antibody significantly delayed primary tumor growth but failed to prolong survival, while anti‐PD‐1 antibody treatment alone conferred a minor survival advantage in one model. However, dual anti‐PD‐1/VEGFR‐2 therapy significantly inhibited primary tumor growth and doubled survival in both models. Combination therapy reprogrammed the immune microenvironment by increasing cluster of differentiation 8–positive (CD8 + ) cytotoxic T cell infiltration and activation, shifting the M1/M2 ratio of tumor‐associated macrophages and reducing T regulatory cell (Treg) and chemokine (C‐C motif) receptor 2–positive monocyte infiltration in HCC tissue. In these models, VEGFR‐2 was selectively expressed in tumor endothelial cells. Using spheroid cultures of HCC tissue, we found that PD‐ligand 1 expression in HCC cells was induced in a paracrine manner upon anti‐VEGFR‐2 blockade in endothelial cells in part through interferon‐gamma expression. Moreover, we found that VEGFR‐2 blockade increased PD‐1 expression in tumor‐infiltrating CD4 + cells. We also found that under anti‐PD‐1 therapy, CD4 + cells promote normalized vessel formation in the face of antiangiogenic therapy with anti‐VEGFR‐2 antibody. Conclusions We show that dual anti‐PD‐1/VEGFR‐2 therapy has a durable vessel fortification effect in HCC and can overcome treatment resistance to either treatment alone and increase overall survival in both anti‐PD‐1 therapy–resistant and anti‐PD‐1 therapy–responsive HCC models.

TRACERx, a prospective study of patients with primary non-small cell lung cancer, aims to map the genomic landscape of lung cancer by tracking clonal heterogeneity and tumour evolution from diagnosis to relapse.

Abstract The study and manipulation of T cell receptors (TCRs) is central to multiple fields across basic and translational immunology research. Produced by V(D)J recombination, TCRs are often only recorded in the literature and data repositories as a combination of their V and J gene symbols, plus their hypervariable CDR3 amino acid sequence. However, numerous applications require full-length coding nucleotide sequences. Here we present Stitchr, a software tool developed to specifically address this limitation. Given minimal V/J/CDR3 information, Stitchr produces complete coding sequences representing a fully spliced TCR cDNA. Due to its modular design, Stitchr can be used for TCR engineering using either published germline or novel/modified variable and constant region sequences. Sequences produced by Stitchr were validated by synthesizing and transducing TCR sequences into Jurkat cells, recapitulating the expected antigen specificity of the parental TCR. Using a companion script, Thimble, we demonstrate that Stitchr can process a million TCRs in under ten minutes using a standard desktop personal computer. By systemizing the production and modification of TCR sequences, we propose that Stitchr will increase the speed, repeatability, and reproducibility of TCR research. Stitchr is available on GitHub.

Radiation therapy has long been a cornerstone of cancer treatment. More recently, immune checkpoint blockade has also been applied across a variety of cancers, often leading to remarkable response rates. However, photon-based radiotherapy - which accounts for the vast majority - is also known to frequently induce profound lymphopenia, which might limit the efficacy of immune system based combinations. Proton beam therapy is known to produce a less drastic lymphopenia, which raises the possibility of greater synergy with immunotherapy. In this study we aimed to explore the exact nature of the differential impact of the two radiation modalities upon the immune system. We used multiparametric flow cytometry and deep sequencing of rearranged TCRb loci to investigate a cohort of 20 patients with gastrointestinal tumors who received either therapy. Proton-treated patients remained relatively stable throughout treatment for most metrics considered, whereas those who received photons saw a profound depletion in naive T cells, increase in effector/memory populations, and loss of TCR diversity. After reaching their lymphocyte count nadir photon-treated patients saw oligoclonal expansion, particularly of CD8+ Temra cells, driving this reduction in diversity. Across the entire cohort, this reduction in post-nadir diversity inversely correlated with the overall survival time of those patients who died. This raises the possibility that increased adoption of proton-based - or other lymphocyte sparing - radiotherapy regimes may lead to better survival in cancer patients.