The recent development of quinoline-based PET tracers that act as fibroblast-activation-protein inhibitors (FAPIs) demonstrated promising preclinical and clinical results. FAP is overexpressed by cancer-associated fibroblasts of several tumor entities. Here, we quantify the tumor uptake on ⁶⁸Ga-FAPI PET/CT of various primary and metastatic tumors to identify the most promising indications for future application. Methods:⁶⁸Ga-FAPI PET/CT scans were requested by various referring physicians according to individual clinical indications that were considered insufficiently covered by ¹⁸F-FDG PET/CT or other imaging modalities. All PET/CT was performed 1 h after injection of 122–312 MBq of ⁶⁸Ga-FAPI-04. We retrospectively identified 80 patients with histopathologically proven primary tumors or metastases or radiologically unequivocal metastatic lesions of histologically proven primary tumors. Tumor uptake was quantified by SUV_max and SUV_mean (60% isocontour). Results: Eighty patients with 28 different tumor entities (54 primary tumors and 229 metastases) were evaluated. The highest average SUV_max (>12) was found in sarcoma, esophageal, breast, cholangiocarcinoma, and lung cancer. The lowest ⁶⁸Ga-FAPI uptake (average SUV_max < 6) was observed in pheochromocytoma, renal cell, differentiated thyroid, adenoid cystic, and gastric cancer. The average SUV_max of hepatocellular, colorectal, head–neck, ovarian, pancreatic, and prostate cancer was intermediate (SUV 6–12). SUV varied across and within all tumor entities. Because of low background in muscle and blood pool (SUV_max < 2), the tumor-to-background contrast ratios were more than 3-fold in the intermediate and more than 6-fold in the high-intensity uptake group. Conclusion: Several highly prevalent cancers presented with remarkably high uptake and image contrast on ⁶⁸Ga-FAPI PET/CT. The high and rather selective tumor uptake may open up new applications for noninvasive tumor characterization, staging examinations, or radioligand therapy.

The SARS-CoV-2 pandemic affecting the human respiratory system severely challenges public health and urgently demands for increasing our understanding of COVID-19 pathogenesis, especially host factors facilitating virus infection and replication. SARS-CoV-2 was reported to enter cells via binding to ACE2, followed by its priming by TMPRSS2. Here, we investigate ACE2 and TMPRSS2 expression levels and their distribution across cell types in lung tissue (twelve donors, 39,778 cells) and in cells derived from subsegmental bronchial branches (four donors, 17,521 cells) by single nuclei and single cell RNA sequencing, respectively. While TMPRSS2 is strongly expressed in both tissues, in the subsegmental bronchial branches ACE2 is predominantly expressed in a transient secretory cell type. Interestingly, these transiently differentiating cells show an enrichment for pathways related to RHO GTPase function and viral processes suggesting increased vulnerability for SARS-CoV-2 infection. Our data provide a rich resource for future investigations of COVID-19 infection and pathogenesis.

A detailed discussion of the scattering of fast atoms and ions from solid surfaces under a grazing angle of incidence is presented. Theoretical and experimental results are used to demonstrate that collisions employing this scattering geometry provide interesting new phenomena and insights into atom–surface interactions.

Fast hydrogen atoms with an energy of 25 keV are scattered off a clean and atomically flat W(100) surface under grazing angles of incidence. Switching of an electric field directed normal to the scattering plane allows the separation of angular distributions of scattered projectiles leaving the surface as neutral hydrogen atoms and as protons, respectively. We observe a shift for protons towards smaller angles of scattering in direct comparison with neutral atoms. Our experiments give evidence for an effect of image potential and charge exchange on the trajectory of scattered projectiles. The analysis of data allows one to deduce information on charge exchange in atom-surface interactions.

ABSTRACT Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is one of the major causes of disability and death worldwide and a significant risk factor for respiratory infections. Rhinoviral infections are the most common trigger of COPD exacerbations which lead to a worsening of disease symptoms, decline in lung function and increased mortality. The lack of suitable disease models to study the relevant cellular and molecular mechanism hinders the discovery of novel medicines that prevent disease progression in exacerbating COPD patients. We used quantitative multi-color imaging of COPD and control patient derived human precision-cut lung slices (hPCLS) to study the impact of rhinovirus infection on the structure and function of the small airway epithelium. Data analysis highlighted that COPD-derived hPCLS have a higher cellular density and basal cell hyperplasia, more unciliated airway surface areas with mucus overproduction, and shorter cilia length compared to control hPCLS. In response to rhinovirus 16 infection, COPD-derived hPCLS secreted higher amounts of pro-inflammatory cytokines and displayed decreased epithelial integrity and reduced airway ciliation. Finally, treatment with a selective PI3Kδ inhibitor reduced secretion of rhinovirus-induced cytokines and ameliorated rhinovirus-induced damage to COPD small airway epithelia. Thus, these data demonstrate the potential of quantitative imaging to assess complex airway functions in a patient-derived lung tissue model system, and indicate that targeting PI3Kδ might be a promising therapeutic opportunity to limit rhinovirus-induced airway damage in exacerbating COPD patients. Summary PI3Kδ inhibition reduces rhinovirus-mediated damage of small airway epithelia from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients

Excessive deposition of fibrillar collagen in the interstitial extracellular matrix (ECM) of human lung tissue causes fibrosis, which can ultimately lead to organ failure. Despite our understanding of the molecular mechanisms underlying the disease, no cure for pulmonary fibrosis has yet been found. We screened a drug library and found that dextromethorphan (DXM), a cough expectorant, reduced the amount of excess fibrillar collagen deposited in the ECM in cultured primary human lung fibroblasts, a bleomycin mouse model, and a cultured human precision-cut lung slice model of lung fibrosis. The reduced extracellular fibrillar collagen upon DXM treatment was due to reversible trafficking inhibition of collagen type I (COL1) in the endoplasmic reticulum (ER) in TANGO1- and HSP47-positive structures. Mass spectrometric analysis showed that DXM promoted hyperhydroxylation of proline and lysine residues on various collagens (COL1, COL3, COL4, COL5, COL7, and COL12) and latent transforming growth factor–β–binding protein (LTBP1 and LTBP2) peptides, coinciding with their secretion block. Additionally, proteome profiling of DXM-treated cells showed increased thermal stability of prolyl-hydroxylases P3H2, P3H3, P3H4, P4HA1, and P4HA2, suggesting a change in their activity. Transcriptome analysis of profibrotic stimulated primary human lung fibroblasts and human ex vivo lung slices after DXM treatment showed activation of an antifibrotic program through regulation of multiple pathways, including the MMP-ADAMTS axis, WNT signaling, and fibroblast-to-myofibroblast differentiation. Together, these data obtained from in vitro, in vivo, and ex vivo models of lung fibrogenesis show that DXM has the potential to limit fibrosis through inhibition of COL1 membrane trafficking in the ER.

Abstract Patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are still waiting for curative treatments. Considering the environmental cause of COPD (e.g., cigarette smoke) and disease phenotypes, including stem-cell senescence and impaired differentiation, we hypothesized that COPD will be associated with altered epigenetic signaling in lung cells. We generated genome-wide DNA methylation maps at single CpG resolution of primary human lung fibroblasts (HLFs) isolated from distal parenchyma of ex-smoker controls and COPD patients, with both mild and severe disease. The epigenetic landscape is markedly changed in lung fibroblasts across COPD stages, with DNA methylation changes occurring predominantly in regulatory regions, including promoters and enhancers. RNA sequencing of matched fibroblasts demonstrated dysregulation of genes involved in proliferation, DNA repair, and extracellular matrix organization. Notably, we identified epigenetic and transcriptional dysregulation already in mild COPD patients, providing unique insights into early disease. Integration of profiling data identified 110 candidate regulators of disease phenotypes, including epigenetic factors. Using phenotypic screens, we verified the regulator capacity of multiple candidates and linked them to repair processes in the human lung. Our study provides first integrative high-resolution epigenetic and transcriptomic maps of human lung fibroblasts across stages of COPD. We reveal novel transcriptomic and epigenetic signatures associated with COPD onset and progression and identify new candidate regulators involved in the pathogenesis of chronic respiratory diseases. The presence of various epigenetic factors among the candidates demonstrates that epigenetic regulation in COPD is an exciting research field that holds promise for novel therapeutic avenues for patients.

Abstract Lung cancer has been shown to be targetable by novel immunotherapies which reactivate the immune system and enable tumor cell killing. However, treatment failure and resistance to these therapies is common. Consideration of sex as a factor influencing therapy resistance is still rare. We hypothesize that the success of the treatment is impaired by the presence of the immunosuppressive pregnancy-associated glycoprotein glycodelin that is expressed in patients with non-small-cell lung cancer (NSCLC). We demonstrate that the glycan pattern of NSCLC-derived glycodelin detected by a lectin-based enrichment assay highly resembles amniotic fluid-derived glycodelin A, which is known to have immunosuppressive properties. NSCLC-derived glycodelin interacts with immune cells in vitro and regulates the expression of genes associated with inflammatory and tumor microenvironment pathways. In tumor microarray samples of patients, high glycodelin staining in tumor areas results in an impaired overall survival of female patients. Moreover, glycodelin colocalizes to tumor infiltrating CD8+ T cells and pro-tumorigenic M2 macrophages. High serum concentrations of glycodelin prior to immunotherapy are associated with a poor progression-free survival (p < 0.001) of female patients receiving PD-(L)1 inhibitors. In summary, our findings suggest that glycodelin not only is a promising immunological biomarker for early identification of female patients that do not benefit from the costly immunotherapy, but also represents a promising immunotherapeutic target in NSCLC to improve therapeutic options in lung cancer. Background Immunotherapy is one of the major achievements in the last decade of lung cancer treatment. However, resistance to treatment is common und not well understood. Glycodelin is an immunosuppressive protein well described during the establishment of a pregnancy. We investigated its influence on immune cells and patients receiving immunotherapy with a focus on the sex of the patients. Translational relevance Our study examined that NSCLC-derived glycodelin shares similarities to amniotic fluid-derived glycodelin A and is predictive for a worse response to immunotherapy in female patients. Therefore, glycodelin might be a key player influencing a sex-specific response to immunotherapy in lung cancer.