Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Glioblastoma multiforme (GBM) remains incurable despite aggressive implementation of multimodal treatments after surgical debulking. Almost all patients with GBM relapse within a narrow margin around the initial resected lesion due to postsurgery residual glioma stem cells (GSCs). Tracking and eradicating postsurgery residual GSCs is critical for preventing postoperative relapse of this devastating disease, yet effective strategies remain elusive. Here, we report a cavity-injectable nanoporter-hydrogel superstructure that creates GSC-specific chimeric antigen receptor (CAR) macrophages/microglia (MΦs) surrounding the cavity to prevent GBM relapse. Specifically, we demonstrate that the CAR gene–laden nanoporter in the hydrogel can introduce GSC-targeted CAR genes into MΦ nuclei after intracavity delivery to generate CAR-MΦs in mouse models of GBM. These CAR-MΦs were able to seek and engulf GSCs and clear residual GSCs by stimulating an adaptive antitumor immune response in the tumor microenvironment and prevented postoperative glioma relapse by inducing long-term antitumor immunity in mice. In an orthotopic patient–derived glioblastoma humanized mouse model, the combined treatment with nanoporter-hydrogel superstructure and CD47 antibody increased the frequency of positive immune responding cells and suppressed the negative immune regulating cells, conferring a robust tumoricidal immunity surrounding the postsurgical cavity and inhibiting postoperative glioblastoma relapse. Therefore, our work establishes a locoregional treatment strategy for priming cancer stem cell–specific tumoricidal immunity with broad application in patients suffering from recurrent malignancies.

Abstract A novel coronavirus (2019-nCoV) outbreak has caused a global pandemic resulting in tens of thousands of infections and thousands of deaths worldwide. The RNA-dependent RNA polymerase (RdRp, also named nsp12), which catalyzes the synthesis of viral RNA, is a key component of coronaviral replication/transcription machinery and appears to be a primary target for the antiviral drug, remdesivir. Here we report the cryo-EM structure of 2019-nCoV full-length nsp12 in complex with cofactors nsp7 and nsp8 at a resolution of 2.9-Å. Additional to the conserved architecture of the polymerase core of the viral polymerase family and a nidovirus RdRp-associated nucleotidyltransferase (NiRAN) domain featured in coronaviral RdRp, nsp12 possesses a newly identified β-hairpin domain at its N-terminal. Key residues for viral replication and transcription are observed. A comparative analysis to show how remdesivir binds to this polymerase is also provided. This structure provides insight into the central component of coronaviral replication/transcription machinery and sheds light on the design of new antiviral therapeutics targeting viral RdRp. One Sentence Summary Structure of 2019-nCov RNA polymerase.

As of June 1, 2020, coronavirus disease 2019 (COVID-19) has caused more than 6,000,000 infected persons and 360,000 deaths globally. Previous studies revealed pregnant women with COVID-19 had similar clinical manifestations to nonpregnant women. However, little is known about the outcome of neonates born to infected women.In this retrospective study, we studied 29 pregnant women with COVID-19 infection delivered in 2 designated general hospitals in Wuhan, China between January 30 and March 10, 2020, and 30 neonates (1 set of twins). Maternal demographic characteristics, delivery course, symptoms, and laboratory tests from hospital records were extracted. Neonates were hospitalized if they had symptoms (5 cases) or their guardians agreed to a hospitalized quarantine (13 cases), whereas symptom-free neonates also could be discharged after birth and followed up through telephone (12 cases). For hospitalized neonates, laboratory test results and chest X-ray or computed tomography (CT) were extracted from hospital records. The presence of antibody of SARS-CoV-2 was assessed in the serum of 4 neonates. Among 29 pregnant COVID-19-infected women (13 confirmed and 16 clinical diagnosed), the majority had higher education (56.6%), half were employed (51.7%), and their mean age was 29 years. Fourteen women experienced mild symptoms including fever (8), cough (9), shortness of breath (3), diarrhea (2), vomiting (1), and 15 were symptom-free. Eleven of 29 women had pregnancy complications, and 27 elected to have a cesarean section delivery. Of 30 neonates, 18 were admitted to Wuhan Children's Hospital for quarantine and care, whereas the other 12 neonates discharged after birth without any symptoms and had normal follow-up. Five hospitalized neonates were diagnosed as COVID-19 infection (2 confirmed and 3 suspected). In addition, 12 of 13 other hospitalized neonates presented with radiological features for pneumonia through X-ray or CT screening, 1 with occasional cough and the others without associated symptoms. SARS-CoV-2 specific serum immunoglobulin M (IgM) and immunoglobulin G (IgG) were measured in 4 neonates and 2 were positive. The limited sample size limited statistical comparison between groups.In this study, we observed COVID-19 or radiological features of pneumonia in some, but not all, neonates born to women with COVID-19 infection. These findings suggest that intrauterine or intrapartum transmission is possible and warrants clinical caution and further investigation.Chinese Clinical Trial Registry, ChiCTR2000031954 (Maternal and Perinatal Outcomes of Women with coronavirus disease 2019 (COVID-19): a multicenter retrospective cohort study).

Abstract The severity of the new COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus is strikingly variable in different global populations. SARS-CoV-2 uses ACE2 as a cell receptor, TMPRSS2 protease, and FURIN peptidase to invade human cells. Here, we investigated 1,378 whole-exome sequences of individuals from the Middle Eastern populations (Kuwait, Qatar, and Iran) to explore natural variations in the ACE2 , TMPRSS2, and FURIN genes. We identified two activating variants (K26R and N720D) in the ACE2 gene that are more common in Europeans than in the Middle Eastern, East Asian, and African populations. We postulate that K26R can activate ACE2 and facilitate binding to S-protein RBD while N720D enhances TMPRSS2 cutting and, ultimately, viral entry. We also detected deleterious variants in FURIN that are frequent in the Middle Eastern but not in the European populations. This study highlights specific genetic variations in the ACE2 and FURIN genes that may explain SARS-CoV-2 clinical disparity. We showed structural evidence of the functionality of these activating variants that increase the SARS-CoV-2 aggressiveness. Finally, our data illustrate a significant correlation between ACE2 variants identified in people from Middle Eastern origins that can be further explored to explain the variation in COVID-19 infection and mortality rates globally.

ABSTRACT The emergence of SARS-CoV-2 has created an international health crisis. Small animal models mirroring SARS-CoV-2 human disease are essential for medical countermeasure (MCM) development. Mice are refractory to SARS-CoV-2 infection due to low affinity binding to the murine angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) protein. Here we evaluated the pathogenesis of SARS-CoV-2 in male and female mice expressing the human ACE2 gene under the control of the keratin 18 promotor. In contrast to non-transgenic mice, intranasal exposure of K18-hACE2 animals to two different doses of SARS-CoV-2 resulted in acute disease including weight loss, lung injury, brain infection and lethality. Vasculitis was the most prominent finding in the lungs of infected mice. Transcriptomic analysis from lungs of infected animals revealed increases in transcripts involved in lung injury and inflammatory cytokines. In the lower dose challenge groups, there was a survival advantage in the female mice with 60% surviving infection whereas all male mice succumbed to disease. Male mice that succumbed to disease had higher levels of inflammatory transcripts compared to female mice. This is the first highly lethal murine infection model for SARS-CoV-2. The K18-hACE2 murine model will be valuable for the study of SARS-CoV-2 pathogenesis and the assessment of MCMs.

ABSTRACT Common SNPs are predicted to collectively explain 40-50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes. Here we show, using GWAS data from 5.4 million individuals of diverse ancestries, that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a median size of ~90 kb, covering ~21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of elevated density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs account for 40% of phenotypic variance in European ancestry populations but only ~10%-20% in other ancestries. Effect sizes, associated regions, and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely explained by linkage disequilibrium and allele frequency differences within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study, the largest GWAS to date, provides an unprecedented saturated map of specific genomic regions containing the vast majority of common height-associated variants.

Abstract The emergence of SARS-CoV-2 pandemic has highlighted the need for animal models that faithfully recapitulate the salient features of COVID-19 disease in humans; these models are necessary for the rapid down-selection, testing, and evaluation of medical countermeasures. Here we performed a direct comparison of two distinct routes of SARS-CoV-2 exposure, combined intratracheal/intranasal and small particle aerosol, in two nonhuman primate species: rhesus and cynomolgus macaques. While all four experimental groups displayed very few outward clinical signs, evidence of mild to moderate respiratory disease was present on radiographs and at the time of necropsy. Cynomolgus macaques exposed via the aerosol route also developed the most consistent fever responses and had the most severe respiratory disease and pathology. This study demonstrates that while all four models were suitable representations of mild COVID-like illness, aerosol exposure of cynomolgus macaques to SARS-CoV-2 produced the most severe disease, which may provide additional clinical endpoints for evaluating therapeutics and vaccines.

Abstract Glycaemic traits are used to diagnose and monitor type 2 diabetes, and cardiometabolic health. To date, most genetic studies of glycaemic traits have focused on individuals of European ancestry. Here, we aggregated genome-wide association studies in up to 281,416 individuals without diabetes (30% non-European ancestry) with fasting glucose, 2h-glucose post-challenge, glycated haemoglobin, and fasting insulin data. Trans-ancestry and single-ancestry meta-analyses identified 242 loci (99 novel; P <5×10 -8 ), 80% with no significant evidence of between-ancestry heterogeneity. Analyses restricted to European ancestry individuals with equivalent sample size would have led to 24 fewer new loci. Compared to single-ancestry, equivalent sized trans-ancestry fine-mapping reduced the number of estimated variants in 99% credible sets by a median of 37.5%. Genomic feature, gene-expression and gene-set analyses revealed distinct biological signatures for each trait, highlighting different underlying biological pathways. Our results increase understanding of diabetes pathophysiology by use of trans-ancestry studies for improved power and resolution.

Summary Tuberculosis (TB), the leading cause of death by infectious disease worldwide, is increasingly resistant to first line antibiotics. Developed from a screen against Mycobacterium smegmatis , bedaquiline can sterilize even latent M. tuberculosis infections that may otherwise persist for decades and has become a cornerstone of treatment for multidrug resistant and extensively-drug resistant TB. Bedaquiline targets mycobacterial ATP synthase, an essential enzyme in the obligate aerobic Mycobacterium genus. However, how the drug binds the intact enzyme is unknown. We determined the structure of M. smegmatis ATP synthase with and without bedaquiline. The drug-free structure reveals hook-like extensions from the enzyme’s α subunits that inhibit ATP hydrolysis in low-energy conditions, such as during latent infections. Bedaquiline binding induces global conformational changes in ATP synthase, creating tight binding pockets at the interface of subunits a and c. These binding sites explain the drug’s structure-activity relationship and its potency as an antibiotic for TB.