T-cell large granular lymphocytic leukemia is a rare lymphoproliferative disorder characterized by the expansion of clonal CD3+CD8+ cytotoxic T lymphocytes (CTLs) and often associated with autoimmune disorders and immune-mediated cytopenias.

Andrew Hattersley, Noel Morgan, Juha Kere and colleagues identify de novo activating germline STAT3 mutations in five unrelated individuals with early-onset multi-organ autoimmune disease. Monogenic causes of autoimmunity provide key insights into the complex regulation of the immune system. We report a new monogenic cause of autoimmunity resulting from de novo germline activating STAT3 mutations in five individuals with a spectrum of early-onset autoimmune disease, including type 1 diabetes. These findings emphasize the critical role of STAT3 in autoimmune disease and contrast with the germline inactivating STAT3 mutations that result in hyper IgE syndrome.

T cell large granular lymphocytic leukemia (T-LGLL) is a rare lymphoproliferative disorder of mature, clonally expanded T cells, where somatic-activating STAT3 mutations are common. Although T-LGLL has been described as a chronic T cell response to an antigen, the function of the non-leukemic immune system in this response is largely uncharacterized. Here, by utilizing single-cell RNA and T cell receptor profiling (scRNA+TCRαβ-seq), we show that irrespective of STAT3 mutation status, T-LGLL clonotypes are more cytotoxic and exhausted than healthy reactive clonotypes. In addition, T-LGLL clonotypes show more active cell communication than reactive clones with non-leukemic immune cells via costimulatory cell-cell interactions, monocyte-secreted proinflammatory cytokines, and T-LGLL-clone-secreted IFNγ. Besides the leukemic repertoire, the non-leukemic T cell repertoire in T-LGLL is also more mature, cytotoxic, and clonally restricted than in other cancers and autoimmune disorders. Finally, 72% of the leukemic T-LGLL clonotypes share T cell receptor similarities with their non-leukemic repertoire, linking the leukemic and non-leukemic repertoires together via possible common target antigens. Our results provide a rationale to prioritize therapies that target the entire immune repertoire and not only the T-LGLL clonotype.