The Immunological Genome Project aims to build a comprehensive database of gene-expression and gene-regulatory networks in the mouse immune system. Here Turley and colleagues analyze the transcriptomes of lymph-node stromal cells under steady-state and inflammatory conditions. Lymph node stromal cells (LNSCs) closely regulate immunity and self-tolerance, yet key aspects of their biology remain poorly elucidated. Here, comparative transcriptomic analyses of mouse LNSC subsets demonstrated the expression of important immune mediators, growth factors and previously unknown structural components. Pairwise analyses of ligands and cognate receptors across hematopoietic and stromal subsets suggested a complex web of crosstalk. Fibroblastic reticular cells (FRCs) showed enrichment for higher expression of genes relevant to cytokine signaling, relative to their expression in skin and thymic fibroblasts. LNSCs from inflamed lymph nodes upregulated expression of genes encoding chemokines and molecules involved in the acute-phase response and the antigen-processing and antigen-presentation machinery. Poorly studied podoplanin (gp38)-negative CD31− LNSCs showed similarities to FRCs but lacked expression of interleukin 7 (IL-7) and were identified as myofibroblastic pericytes that expressed integrin α7. Together our data comprehensively describe the transcriptional characteristics of LNSC subsets.

To initiate adaptive immunity, dendritic cells (DCs) move from parenchymal tissues to lymphoid organs by migrating along stromal scaffolds that display the glycoprotein podoplanin (PDPN). PDPN is expressed by lymphatic endothelial and fibroblastic reticular cells and promotes blood-lymph separation during development by activating the C-type lectin receptor, CLEC-2, on platelets. Here, we describe a role for CLEC-2 in the morphodynamic behavior and motility of DCs. CLEC-2 deficiency in DCs impaired their entry into lymphatics and trafficking to and within lymph nodes, thereby reducing T cell priming. CLEC-2 engagement of PDPN was necessary for DCs to spread and migrate along stromal surfaces and sufficient to induce membrane protrusions. CLEC-2 activation triggered cell spreading via downregulation of RhoA activity and myosin light-chain phosphorylation and triggered F-actin-rich protrusions via Vav signaling and Rac1 activation. Thus, activation of CLEC-2 by PDPN rearranges the actin cytoskeleton in DCs to promote efficient motility along stromal surfaces.

Within lymph nodes, non-hematopoietic stromal cells organize and interact with leukocytes in an immunologically important manner. In addition to organizing T and B cell segregation and expressing lymphocyte survival factors, several recent studies have shown that lymph node stromal cells shape the naïve T cell repertoire, expressing self-antigens which delete self-reactive T cells in a unique and non-redundant fashion. A fundamental role in peripheral tolerance, in addition to an otherwise extensive functional portfolio, necessitates closer study of lymph node stromal cell subsets using modern immunological techniques; however this has not routinely been possible in the field, due to difficulties reproducibly isolating these rare subsets. Techniques were therefore developed for successful ex vivo and in vitro manipulation and characterization of lymph node stroma. Here we discuss and validate these techniques in mice and humans, and apply them to address several unanswered questions regarding lymph node composition. We explored the steady-state stromal composition of lymph nodes isolated from mice and humans, and found that marginal reticular cells and lymphatic endothelial cells required lymphocytes for their normal maturation in mice. We also report alterations in the proportion and number of fibroblastic reticular cells (FRCs) between skin-draining and mesenteric lymph nodes. Similarly, transcriptional profiling of FRCs revealed changes in cytokine production from these sites. Together, these methods permit highly reproducible stromal cell isolation, sorting, and culture.

Atopic Dermatitis (AD) is a T cell-mediated chronic skin disease and is associated with altered skin barrier integrity. Infants with mutations in genes involved in tissue barrier fitness are predisposed towards inflammatory diseases, but most do not develop or sustain the diseases, suggesting that there exist regulatory immune mechanisms to repair tissues and/or prevent aberrant inflammation. The absence of one single murine dermal cell type, the innate neonatal- derived IL-17 producing gd T (Tγδ17) cells, from birth resulted in spontaneous, highly penetrant AD with all the major hallmarks of human AD. In Tgd17 cell-deficient mice, basal keratinocyte transcriptome was altered months in advance of AD induction. Fulminant disease is driven by skin commensal bacteria dysbiosis and highly expanded dermal ab T clonotypes that produce the type three cytokines, IL-17 and IL-22. These results demonstrate that neonatal Tgd17 cells are innate skin regulatory T cells. The bifurcation of type 3 cytokine producing skin T cells into the homeostatic, early innate and pathogen-sensing, late adaptive T cell compartments underpin healthy skin and accounts for the dual function of type 3 cytokines in skin maintenance and inflammation.