Abstract There is an urgent need for developing new immunosuppressive agents due to the toxicity of long-term use of broad immunosuppressive agents post organ transplantation. Comprehensive sample analysis revealed dysregulation of FGL1/LAG-3 and PD-L1/PD-1 immune checkpoints in allogeneic heart transplantation mice and clinical kidney transplant patients. In order to enhance these two immunosuppressive signal axes, we developed a bioengineering strategy to simultaneously display FGL1/PD-L1 (FP) on the surface of small extracellular vesicles (sEVs). Among various cell sources, FP sEVs derived from mesenchymal stem cells (MSCs) not only enriched FGL1/PD-L1 expression but also maintained the immunomodulatory properties of unmodified MSC sEVs. Next, we confirmed that FGL1 and PD-L1 on sEVs were specifically bound to their receptors LAG-3 and PD-1 on target cells. Importantly, FP sEVs significantly inhibited T cell activation and proliferation in vitro and a heart allograft model. Furthermore, FP sEVs encapsulated with low-dose FK506 (FP sEVs@FK506) exerted stronger effects on inhibiting T cell proliferation, reducing CD8 + T cell density and cytokine production in the spleens and heart grafts, inducing regulatory T cells in lymph nodes, and extending graft survival. Taken together, dual-targeting sEVs have the potential to boost the immune inhibitory signalings in synergy and slow down transplant rejection.

Abstract Background Immunotherapy represented by the programmed death-1 (PD-1)/ligand 1 (PD-L1) monoclonal antibodies has led tumor treatment into a new era. However, the low overall response rate and high incidence of drug resistance largely damage the clinical benefits of existing immune checkpoint therapies. Recent studies correlate the response to PD-1/PD-L1 blockade with PD-L1 expression levels in tumor cells. Hence, identifying molecular targets and pathways controlling PD-L1 protein expression and stability in tumor cells is a major priority. Methods In this study, we first performed a Stress and Proteostasis CRISPR interference library-based screening to identify PD-L1 positive modulators. We then used in vitro and in vivo assays to investigate the biological function and mechanism of TRAF6 and its downstream YAP1/TFCP2 signaling in malignant melanoma. Results Here, we identified TRAF6 as a critical regulator of PD-L1 in melanoma cells. Suppression of TRAF6 expression down-regulates PD-L1 expression on the membrane surface of melanoma cells. We also found that PD-L1 protein abundance is regulated by YAP1/TFCP2 transcriptional complex. TRAF6 stabilizes YAP1 by K63 poly-ubiquitination modification, subsequently promoting the formation of YAP1/TFCP2 and PD-L1 transcription. Furthermore, inhibition of TRAF6 by Bortezomib enhanced cytolytic activity of CD8 + T cells by reduction of endogenous PD-L1. Notably, Bortezomib enhances anti-tumor immunity to an extent that is comparable to anti-PD-1 mAb therapies with no obvious toxicity. Conclusions These findings uncover a novel molecular mechanism for regulating PD-L1 protein abundance by a E3 ligase in cancer cells and reveal the potential of using TRAF6 inhibitors to stimulate internal anti-tumor immunological effect for TRAF6-PD-L1 overexpressing cancers.

To investigate whether melatonin (MT) secretion in different parts of the gastrointestinal tract (GIT) exhibits seasonal variations and its correlation with immune regulation. Sixty Sprague-Dawley (SD) rats were divided into control and model groups, and the pineal gland was removed in the model group. Stomach, jejunum, ileum, and colon tissues were obtained during the spring equinox, summer solstice, beginning of autumn, autumn equinox, and winter solstice. The levels of MT, MT receptors (MR), arylalkylamine N-acetyltransferase (AANAT), hydroxyindole-O-methyltransferase (HIOMT), interleukin-2 (IL-2), and interleukin-10 (IL-10) in the GIT were measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Except for the stomach, the jejunum, ileum, and the colon showed seasonal tendencies in MT secretion. In the control group, MT secretion in the jejunum and ileum was the highest in the long summer, and colonic MT secretion was the highest in winter. In the model group, MT levels in the colon were highest in the summer. The seasonal rhythms of the MR, AANAT, HIOMT, IL-2, and IL-10 in the colon were roughly similar to those of MT, and changed accordingly after pinealectomy. Gastrointestinal MT secretion is related to seasonal changes, and MT secretion in each intestinal segment is influenced by different seasons. The biological effects of MT in the gut are inextricably linked to the mediation of MR, and a hormone-receptor linkage exists between MT and MR. The effect of seasonal changes on the gastrointestinal immune system may be mediated through the regulation of seasonal secretion of MT.

Introduction Malignant pleural effusion (MPE) is associated with poor quality of life and mortality in patients with tumors. In clinical practice, we observed that patients with malignant pleural effusion (MPE) and concurrent heart disease exhibited a decrease in MPE volumes following treatment with β-receptor blockers for heart disease. Immunosuppressive tumor microenvironment was found to play a substantial role in the progression of MPE, and mainly attributed to tumor-associated macrophages (TAMs). However, whether β-receptor blockers improve MPE through affecting the immune microenvironment especially TAMs and the potential mechanism behind remains unclear. Methods In this study, we collected the MPE samples from MPE and heart disease patients treated with propranolol, and performed flow cytometry experiment to evaluate the effect of propranolol on MPE immune microenvironment. Then, the mechanism that how propranolol effectively reprogrammed the immunosuppressive microenvironment of MPE was conducted by the experiments of mass spectrometry, RNA-seq, flow cytometry, immunofluorescence, western blotting, etc. Lastly, to further evaluate the effect of propranolol on MPE therapy in vivo, we developed a mouse model of MPE. We administrated propranolol into MPE-bearing mice to investigate the therapy efficacy and the changes of MPE microenvironment by the experiments of computed tomography (CT) scanning, flow cytometry, etc. Results We observed that propranolol treatment in MPE patients with heart disease decreased TAM frequency and immunosuppression and enhanced anti-tumor immunity. Macrophages in MPE exhibited an immunosuppressive phenotype via the activation of norepinephrine metabolism. Subsequently, we found that lactate was increased in MPE and may contribute to an increase in TAM frequency and inhibition of anti-tumor immunity by macrophages. Additionally, lactate triggered phenylalanine/norepinephrine signaling and further induced macrophage immunosuppression in an ERK-depended way. Lastly, in the MPE mouse model, propranolol inhibited MPE development and reversed the immune microenvironment of MPE. Discussion Here, we reveal the mechanism by which lactate induces macrophage immunosuppression via activating phenylalanine/norepinephrine signaling. Our findings highlight that blocking norepinephrine signaling by β-receptor blockers is an attractive therapeutic strategy to enhance anti-tumor immunity in the context of MPE

Aim: This study aims to elucidate the regulatory role of extracellular vesicle (EV) release in glial cell activation, microglia–astrocyte interactions and neurological outcomes.