Abstract Background & Aims 24-NorUrsodeoxycholic acid (NorUDCA) is novel therapy for immune-mediated liver diseases such as primary sclerosing cholangitis (PSC) where dysregulated T cells including CD8 + T cells cause liver immunopathology. We hypothesized that NorUDCA may directly modulate CD8 + T cell effector function thus contributing to its therapeutic efficacy independent of anti-cholestatic effects. Methods NorUDCA effects on CD8 + T cell function in vivo were investigated in a hepatic injury model system induced by excessive CD8 + T cell immune response upon non-cytolytic lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) infection. Mechanistic studies included molecular and biochemical approaches, flow cytometry and metabolic assays in mouse CD8 + T cells in vitro . Mass spectrometry (MS) was used to identify potential targets modulated by NorUDCA in CD8 + T cells. NorUDCA signaling effects observed in murine systems were validated in peripheral T cells from healthy volunteers and PSC patients. Results In vivo NorUDCA ameliorated hepatic injury and systemic inflammation upon LCMV infection. Mechanistically, NorUDCA demonstrated a strong immunomodulatory efficacy in CD8 + T cells affecting lymphoblastogenesis, mTORC1 signaling and glycolysis of CD8 + T cells. With MS, we identified that NorUDCA regulates CD8 + T cells via targeting mTORC1. NorUDCA’s impact on mTORC1 signaling was further confirmed in circulating human CD8 + T cells. Conclusions NorUDCA possesses a yet-unrecognized direct modulatory potency on CD8 + T cells and attenuates excessive CD8 + T cell hepatic immunopathology. These findings may be relevant for treatment of immune-mediated liver diseases such as PSC and beyond.

Abstract Objective 24-Nor-ursodeoxycholic acid (NorUDCA) is a novel therapeutic bile acid for treating primary sclerosing cholangitis (PSC), an immune-mediated cholestatic liver disease. Since PSC strongly associates with inflammatory bowel diseases (IBD) driven by T H 17/Treg imbalance, we aimed to explore NorUDCA’s immunomodulatory potential on intestinal T H 17/Treg balance. Design NorUDCA’s impact on T H 17/Treg tissue distribution was first assessed in Mdr2 –/– mouse model of PSC. We specifically investigated NorUDCA’s effect on modulating T H 17/Treg balance in a CD4 + T cell driven colitis model induced by adoptive transfer of CD25 − CD44 low CD45RB high CD4 + T Naïve cells into Rag2 –/– mice, mimicking human IBD. Mechanistic studies were performed using molecular approaches, flow cytometry and metabolic assays in murine T H 17 cells in vitro . NorUDCA’s signaling effects observed in murine system were further validated in circulating CD4 + T cells from PSC patients with co-existing IBD. Results NorUDCA promoted Treg generation in both liver and intestine in the Mdr2 –/– model. In the experimental IBD model, NorUDCA attenuated intestinal immunopathology. Mechanistically, NorUDCA demonstrated strong immunomodulatory efficacy in counteracting T H 17/Treg imbalance by restricting glutaminolysis in differentiating T H 17 cells, thus suppressed α-Ketoglutarate-dependent mTORC1 activation, glycolysis and enhanced FOXP3 expression. NorUDCA’s impact on mTORC1 signaling was further confirmed in circulating CD4 + T-cells from PSC patients with IBD. Conclusion NorUDCA possesses direct immunometabolic modulatory potency to counteract T H 17/Treg imbalance and ameliorate excessive T H 17 cell driven intestinal immunopathology. These findings extend future clinical applications of NorUDCA for treatment of T H 17 cell-mediated disorders along the gut-liver axis and beyond. Significance of this study What is already known on this subject? PSC is an immune-mediated cholestatic liver disease highly associated with IBD where T H 17/Treg imbalance drives immunopathogenesis; seeking effective therapeutics covering both liver and intestinal disease in PSC is of high clinical relevance. Independent of anti-cholestatic effects, NorUDCA has recently been shown to possess direct immunomodulatory properties on CD8 + T cell metabolism, lymphoblastogenesis and clonal expansion through targeting mTORC1 signaling. Since mTORC1 serves as critical metabolic checkpoint orchestrating T H 17/Treg axis, inhibiting mTORC1 activity represents a potential treatment avenue counteracting T H 17/Treg imbalance under intestinal inflammatory conditions. What are the new findings? NorUDCA enriches FOXP3 + Treg population in both liver and intestinal tissue in the cholestatic Mdr2 –/– mouse model of PSC. NorUDCA exhibits direct immunomodulatory efficacies in suppressing excess T H 17 cell-mediated intestinal immunopathology and promotes FOXP3 + Treg generation in an experimental IBD model. Mechanistically, NorUDCA counteracts T H 17/Treg imbalance by restricting glutaminolysis in differentiating T H 17 cells, thus suppresses α-Ketoglutarate-dependent mTORC1 activation, glycolysis and enhances FOXP3 expression. NorUDCA’s impact on mTORC1 signaling was further confirmed in circulating CD4 + T cells from patients with PSC and IBD. How might it impact on clinical practice in the foreseeable future? These findings advance our current understanding of therapeutic potentials of NorUDCA, which might represent a novel therapeutic strategy in the treatment of PSC and concomitant IBD and other T H 17-mediated intestinal diseases.

Abstract FOXP3 + regulatory T cells (Tregs) are key for immune homeostasis. Tregs are a heterogenous population, however mechanisms regulating their transition from naïve to effector Tregs (eTregs) are poorly understood. Here, we reveal a novel role for nuclear receptor corepressor 1 (NCOR1) in effector Tregs (eTregs). NCOR1 represses an effector signature in naïve Tregs and NCOR1-deficiency increases the fraction of eTregs at steady-state accompanied with an upregulation of cholesterol biosynthesis pathways. Mechanistically, NCOR1-deficiency in murine and human Tregs results in enhanced expression of MYC, an essential driver of eTreg differentiation, resulting in enrichment of MYC target genes. Disruption of the interaction of liver X receptors (LXRs), crucial regulators of cholesterol biosynthesis, with NCOR1 by an LXR agonist leads to increased MYC expression in in vitro generated WT Tregs. Functionally, NCOR1 deficiency in Tregs compromises their ability to protect mice from severe weight loss and intestinal inflammation in adoptive CD4 + T cell transfer colitis. Our data uncover that an LXR-NCOR1 axis regulates eTreg differentiation, and that NCOR1 restrains MYC expression and eTreg differentiation and positively controls effector functions of Tregs.

Abstract Histone deacetylases are key epigenetic regulators that control T cell-mediated immunity. A T cell-specific deletion of Hdac1 (HDAC1 cKO ) protects mice against experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). However, it remains elusive whether inhibition of HDAC1 enzymatic activity, which could be achieved therapeutically by HDAC1 inhibitor treatment, is sufficient to block EAE induction. In order to address this question, we generated a novel mouse strain that expresses catalytically inactive HDAC1 (HDAC1 Off ) from the Rosa26 locus in HDAC1 cKO CD4 + T cells to mimic selective inhibition of HDAC1 enzymatic activity in vivo . Mice expressing wildtype HDAC1 in HDAC1 cKO CD4 + T cells (HDAC1 On ) were generated as corresponding controls. In contrast to HDAC1 On mice, HDAC1 Off mice did not develop EAE, and this correlated with diminished leukocyte CNS infiltration. HDAC1 Off CD4 + T cells in the CNS displayed a severe reduction of IFNγ, IL-17A and TNFα proinflammatory cytokine expression, and in vivo activated HDAC1 Off CD4 + T cells downregulated gene sets associated with T cell activation, cytokine expression and cell migration. This indicates impaired effector functions of HDAC1 Off CD4 + T cells. Taken together, our study demonstrates that the inhibition of the catalytic activity of HDAC1 in T cells is sufficient to achieve a clinical benefit in EAE disease development. This raises the translational perspective of pharmacological HDAC1 inhibition for treating human T cell-mediated autoimmune diseases. Highlights Successful generation of a novel mouse model that expresses enzymatic-inactive HDAC1 to mimic HDAC1 inhibitor treatment in vivo . Mice expressing enzymatically inactive HDAC1 instead of WT HDAC1 in T cells do not develop EAE and display diminished leukocyte CNS infiltration. In vivo activated CD4 + T cells expressing enzymatic inactive HDAC1 downregulate pathways important for T cell activation, cytokine expression and cell migration. Demonstrate the proof-of-principle that targeting the enzymatic activity of HDAC1 is a promising treatment strategy for autoimmune diseases.

Background:

 Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory joint disease that imposes a massive burden on affected individuals and on society. If left untreated, it can lead to irreversible joint damage. While effective treatment options, particularly with methotrexate (MTX) as a first line of treatment, have been used successfully to reduce this burden, multiple challenges still remain [1]. Due to its slow onset of action, treatment with MTX can take up to 6 months before a clinical decision regarding response is made, which can delay the successful treatment in non-responders [1]. In addition, the precise mode of action of MTX in RA on cellular and molecular level still remains unknown. 

Objectives:

 This study aims to elucidate the complex interplay of diverse anti-inflammatory effects on various pathogenic cell types exhibited by MTX over time. 

Methods:

 To explore this, we utilized single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) in conjunction with 40 color immunophenotyping [2] of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) obtained from treatment-naive RA patients and the same patients after 3, 6, and 12 weeks of MTX treatment. All patients responded to treatment at the 12 weeks follow up. We performed variance decomposition analysis and gene co-expression network analysis to define cell-specific gene signatures perturbed by MTX. In addition we profiled age- and sex-matched heathy controls, in order to define an RA-specific single-cell landscape at baseline. 

Results:

 Combining the two technologies we detected perturbations of cell proportions in multiple cell types as early as 3 weeks from the start of MTX treatment in RA patients. Variance decomposition analysis showed a large effect of cell heterogeneity on the sample. Stratifying by cell type showed cell-specific effects of the MTX treatment. Shared as well as unique cell-specific early gene signature modules were identified, suggesting an involvement of pro-inflammatory cellular programs in response to MTX in PBMCs. 

Conclusion:

 The combinination of two distinct methods for cellular profiling allows for deep cellular and molecular phenotyping of cells responding to MTX treatment as well as time-resolved insight in the mechanism of action. This, in turn, can be utilized in biomarker development for early MTX response detection before the onset of clinically detectable responses. 

REFERENCES:

 [1] Aletaha D, Smolen JS. Diagnosis and Management of Rheumatoid Arthritis: A Review. JAMA. 2018 Oct 2;320(13):1360–72. [2] Park LM, Lannigan J, Jaimes MC. OMIP-069: Forty-Color Full Spectrum Flow Cytometry Panel for Deep Immunophenotyping of Major Cell Subsets in Human Peripheral Blood. Cytometry A. 2020 Oct;97(10):1044-1051. 

Acknowledgements:

 NIL. 

Disclosure of Interests:

 Anela Tosevska: None declared, Teresa Preglej: None declared, Marie Brinkmann: None declared, Philipp Schatzlmaier: None declared, Elisabeth Simader recieved speakers' bureau from Lilly, support for meeting attendances from Pfizer, Bristol-Myers Squibb, Boehringer-Ingelheim and Astra Zeneca, Daniela Sieghart: None declared, Daniel Aletaha received consulting fees and speakers' bureau from Abbvie, Amgen, Galapagos, Lilly, Janssen, Merck, Novartis, Pfizer, and Sandoz., grants from Abbvie, Amgen, Galapagos, Lilly, and Sanofi, Philipp Hofer: None declared, Lisa Göschl: None declared, Michael Bonelli received grants from Galapagos and GSK.