Foxp3+ T regulatory (Treg) cells regulate immune responses and maintain self-tolerance. Recent work shows that Treg cells are comprised of many subpopulations with specialized regulatory functions. Here we identified Foxp3+ T cells expressing the coinhibitory molecule TIGIT as a distinct Treg cell subset that specifically suppresses proinflammatory T helper 1 (Th1) and Th17 cell, but not Th2 cell responses. Transcriptional profiling characterized TIGIT+ Treg cells as an activated Treg cell subset with high expression of Treg signature genes. Ligation of TIGIT on Treg cells induced expression of the effector molecule fibrinogen-like protein 2 (Fgl2), which promoted Treg-cell-mediated suppression of T effector cell proliferation. In addition, Fgl2 was necessary to prevent suppression of Th2 cytokine production in a model of allergic airway inflammation. TIGIT expression therefore identifies a Treg cell subset that demonstrates selectivity for suppression of Th1 and Th17 cell but not Th2 cell responses.

Type 2 innate lymphoid cells (ILC2s) both contribute to mucosal homeostasis and initiate pathologic inflammation in allergic asthma. However, the signals that direct ILC2s to promote homeostasis versus inflammation are unclear. To identify such molecular cues, we profiled mouse lung-resident ILCs using single-cell RNA sequencing at steady state and after in vivo stimulation with the alarmin cytokines IL-25 and IL-33. ILC2s were transcriptionally heterogeneous after activation, with subpopulations distinguished by expression of proliferative, homeostatic and effector genes. The neuropeptide receptor Nmur1 was preferentially expressed by ILC2s at steady state and after IL-25 stimulation. Neuromedin U (NMU), the ligand of NMUR1, activated ILC2s in vitro, and in vivo co-administration of NMU with IL-25 strongly amplified allergic inflammation. Loss of NMU–NMUR1 signalling reduced ILC2 frequency and effector function, and altered transcriptional programs following allergen challenge in vivo. Thus, NMUR1 signalling promotes inflammatory ILC2 responses, highlighting the importance of neuro-immune crosstalk in allergic inflammation at mucosal surfaces. Neuromedin receptor NMUR1 is specifically expressed by a subpopulation of type 2 innate lymphoid cells and promotes the inflammatory response of these cells in response to allergens, indicating the importance of neuro-immune crosstalk in allergic responses. Vijay Kuchroo and colleagues use single-cell RNA sequencing techniques to analyse the responses of lung innate lymphoid cells in mice to the epithelial-cell-derived cytokines IL-15 and IL-33. They identify the neuromedin U receptor NMUR1 as a receptor specifically expressed by a subpopulation of type 2 innate lymphoid cells (ILC2s), and show that it is activated by IL-25 plus the neuropeptide ligand neuromedin U (NMU), generating a lung inflammatory response. Loss of NMU–NMUR1 signalling results in allergic lung inflammation.

The expression of co-inhibitory receptors, such as CTLA-4 and PD-1, on effector T cells is a key mechanism for ensuring immune homeostasis. Dysregulated expression of co-inhibitory receptors on CD4+ T cells promotes autoimmunity, whereas sustained overexpression on CD8+ T cells promotes T cell dysfunction or exhaustion, leading to impaired ability to clear chronic viral infections and diseases such as cancer1,2. Here, using RNA and protein expression profiling at single-cell resolution in mouse cells, we identify a module of co-inhibitory receptors that includes not only several known co-inhibitory receptors (PD-1, TIM-3, LAG-3 and TIGIT) but also many new surface receptors. We functionally validated two new co-inhibitory receptors, activated protein C receptor (PROCR) and podoplanin (PDPN). The module of co-inhibitory receptors is co-expressed in both CD4+ and CD8+ T cells and is part of a larger co-inhibitory gene program that is shared by non-responsive T cells in several physiological contexts and is driven by the immunoregulatory cytokine IL-27. Computational analysis identified the transcription factors PRDM1 and c-MAF as cooperative regulators of the co-inhibitory module, and this was validated experimentally. This molecular circuit underlies the co-expression of co-inhibitory receptors in T cells and identifies regulators of T cell function with the potential to control autoimmunity and tumour immunity. A module of co-inhibitory T cell receptors, driven by the cytokine IL-27, is identified in mice that is regulated by the transcription factors PRDM1 and c-MAF.

The high affinity interleukin (IL)-15 receptor, IL-15Rα, is essential for supporting lymphoid homeostasis. To assess whether IL-15Rα's role in vivo is to trans present IL-15, we generated mixed bone marrow chimera from IL-15Rα– and IL-2/15Rβ–deficient mice. We find that IL-15Rα–competent, IL-2/15Rβ–deficient cells are able to support IL-15Rα–deficient natural killer (NK) and memory CD8+ T cells, thus ruling out secondary signals on these cells and demonstrating that IL-15Rα–mediated presentation of IL-15 in trans is the primary mechanism by which IL-15Rα functions in vivo. Surprisingly, using IL-15– and IL-15Rα–deficient mixed chimera, we also find that IL-15 and IL-15Rα must be expressed by the same cells to present IL-15 in trans, indicating that IL-15Rα is required on a cellular level for the elaboration of IL-15. These studies indicate that IL-15Rα defines homeostatic niches for NK and memory CD8+ T cells by controlling both the production and the presentation of IL-15 in trans to NK and CD8+ memory T cells.

Summary

 Lung nociceptors initiate cough and bronchoconstriction. To elucidate if these fibers also contribute to allergic airway inflammation, we stimulated lung nociceptors with capsaicin and observed increased neuropeptide release and immune cell infiltration. In contrast, ablating Nav1.8⁺ sensory neurons or silencing them with QX-314, a charged sodium channel inhibitor that enters via large-pore ion channels to specifically block nociceptors, substantially reduced ovalbumin- or house-dust-mite-induced airway inflammation and bronchial hyperresponsiveness. We also discovered that IL-5, a cytokine produced by activated immune cells, acts directly on nociceptors to induce the release of vasoactive intestinal peptide (VIP). VIP then stimulates CD4⁺ and resident innate lymphoid type 2 cells, creating an inflammatory signaling loop that promotes allergic inflammation. Our results indicate that nociceptors amplify pathological adaptive immune responses and that silencing these neurons with QX-314 interrupts this neuro-immune interplay, revealing a potential new therapeutic strategy for asthma.

Neuroimmune interactions have emerged as critical modulators of allergic inflammation, and type 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are an important cell type for mediating these interactions. Here, we show that ILC2s expressed both the neuropeptide calcitonin gene-related peptide (CGRP) and its receptor. CGRP potently inhibited alarmin-driven type 2 cytokine production and proliferation by lung ILC2s both in vitro and in vivo. CGRP induced marked changes in ILC2 expression programs in vivo and in vitro, attenuating alarmin-driven proliferative and effector responses. A distinct subset of ILCs scored highly for a CGRP-specific gene signature after in vivo alarmin stimulation, suggesting CGRP regulated this response. Finally, we observed increased ILC2 proliferation and type 2 cytokine production as well as exaggerated responses to alarmins in mice lacking the CGRP receptor. Together, these data indicate that endogenous CGRP is a critical negative regulator of ILC2 responses in vivo.

Interleukin-27 (IL-27) is an immunoregulatory cytokine that suppresses inflammation through multiple mechanisms, including induction of IL-10, but the transcriptional network mediating its diverse functions remains unclear. Combining temporal RNA profiling with computational algorithms, we predict 79 transcription factors induced by IL-27 in T cells. We validate 11 known and discover 5 positive (Cebpb, Fosl2, Tbx21, Hlx, and Atf3) and 2 negative (Irf9 and Irf8) Il10 regulators, generating an experimentally refined regulatory network for Il10. We report two central regulators, Prdm1 and Maf, that cooperatively drive the expression of signature genes induced by IL-27 in type 1 regulatory T cells, mediate IL-10 expression in all T helper cells, and determine the regulatory phenotype of colonic Foxp3+ regulatory T cells. Prdm1/Maf double-knockout mice develop spontaneous colitis, phenocopying ll10-deficient mice. Our work provides insights into IL-27-driven transcriptional networks and identifies two shared Il10 regulators that orchestrate immunoregulatory programs across T helper cell subsets.

Summary The cytokine receptor IL-23R plays a fundamental role in inflammation and autoimmunity. However, several observations have been difficult to reconcile under the assumption that only Th17 cells critically depend on IL-23 to acquire a pathogenic phenotype. Here, we report that Th1 cells differentiated in vitro with IL-12 + IL-21 show similar levels of IL-23R expression as in pathogenic Th17 cells. We demonstrate that IL-23R is required for Th1 cells to acquire a highly colitogenic phenotype. scRNAseq analysis of intestinal T cells enabled us to identify novel regulators induced by IL-23R-signaling in Th1 cells which differed from those expressed in Th17 cells. The perturbation of one of these regulators (CD160) in Th1 cells inhibited induction of colitis. In this process, we were able to uncouple IL-23R as a purely Th17 cell-specific factor and implicate IL-23R signaling as a pathogenic driver of Th1 cell-mediated tissue inflammation and disease.