T cell infiltration of solid tumors is associated with favorable patient outcomes, yet the mechanisms underlying variable immune responses between individuals are not well understood. One possible modulator could be the intestinal microbiota. We compared melanoma growth in mice harboring distinct commensal microbiota and observed differences in spontaneous antitumor immunity, which were eliminated upon cohousing or after fecal transfer. Sequencing of the 16S ribosomal RNA identified Bifidobacterium as associated with the antitumor effects. Oral administration of Bifidobacterium alone improved tumor control to the same degree as programmed cell death protein 1 ligand 1 (PD-L1)-specific antibody therapy (checkpoint blockade), and combination treatment nearly abolished tumor outgrowth. Augmented dendritic cell function leading to enhanced CD8(+) T cell priming and accumulation in the tumor microenvironment mediated the effect. Our data suggest that manipulating the microbiota may modulate cancer immunotherapy.

Anti-PD-1-based immunotherapy has had a major impact on cancer treatment but has only benefited a subset of patients. Among the variables that could contribute to interpatient heterogeneity is differential composition of the patients' microbiome, which has been shown to affect antitumor immunity and immunotherapy efficacy in preclinical mouse models. We analyzed baseline stool samples from metastatic melanoma patients before immunotherapy treatment, through an integration of 16

Abstract Activation of T cells requires at least two signals transduced by the Ag-specific TCR and a costimulatory ligand such as CD28. CTLA-4, expressed on activated T cells, binds to B7 present on APCs and functions as a negative regulator of T cell activation. Our laboratory previously reported the association of Graves’ disease (GD) with a specific CTLA-4 gene polymorphism. In theory, reduced expression or function of CTLA-4 might augment autoimmunity. In the present study, we categorized autoimmune thyroid disease patients and normal controls (NC) by genotyping a CTLA-4 exon 1 polymorphism and investigated the function of CTLA-4 in all subjects. PBMCs and DNA were prepared from GD (n = 45), Hashimoto’s thyroiditis (HT) (n = 18), and NC (n = 43). There were more GD patients with the G/G or A/G alleles (82.2% vs 65.1% in NC), and significantly fewer patients with the A/A allele (17.8% vs 34.9% in NC). In the presence of soluble blocking anti-human CTLA-4 mAb, T cell proliferation following incubation with allogeneic EBV-transformed B cells was augmented in a dose-dependent manner. Augmentation induced by CTLA-4 mAb was similar in GD and NC (GD, HT, NC = 156%, 164%, 175%, respectively). We related CTLA-4 polymorphism to mAb augmentation of T cell proliferation in each subgroup (GD, HT, NC). Although PBMC from individuals with the G/G alleles showed 132% augmentation, those with the A/A alleles showed 193% augmentation (p = 0.019). CTLA-4 polymorphism affects the inhibitory function of CTLA-4. The G allele is associated with reduced control of T cell proliferation and thus contributes to the pathogenesis of GD and presumably of other autoimmune diseases.

Abstract Obesity is widespread and linked to various co-morbidities. Bariatric surgery has been identified as the only effective treatment, promoting sustained weight loss and the remission of co-morbidities. We performed sleeve-gastrectomies (SGx) in a pre-clinical mouse model of diet-induced obesity (DIO), delineating the effects on long-term remission from obesity. SGx resulted in sustained weight loss and improved glucose tolerance. Mass-spectrometric metabolomic profiling revealed significantly reduced systemic levels of taurodeoxycholic acid (TDCA) and L-valine in DIO mice. Notably, TDCA and L-Valine levels were restored after SGx in both human and mice to levels comparable with lean controls. Strikingly, combined systemic treatment with TDCA and valine induced a profound weight loss in DIO mice analogous to effects observed after SGx. Utilizing indirect calorimetry, we confirmed reduced food intake as causal for TDCA/valine-mediated weight loss via a central inhibition of the melanin-concentrating hormone. In summary, we identified restored TDCA/valine levels as an underlying mechanism of SGx-derived effects on weight loss. Of translational relevance, TDCA and L-valine are presented as novel agents promoting weight loss while reversing obesity-associated metabolic disorders.