Abstract Rheumatoid arthritis is a prototypical autoimmune disease that causes joint inflammation and destruction 1 . There is currently no cure for rheumatoid arthritis, and the effectiveness of treatments varies across patients, suggesting an undefined pathogenic diversity 1,2 . Here, to deconstruct the cell states and pathways that characterize this pathogenic heterogeneity, we profiled the full spectrum of cells in inflamed synovium from patients with rheumatoid arthritis. We used multi-modal single-cell RNA-sequencing and surface protein data coupled with histology of synovial tissue from 79 donors to build single-cell atlas of rheumatoid arthritis synovial tissue that includes more than 314,000 cells. We stratified tissues into six groups, referred to as cell-type abundance phenotypes (CTAPs), each characterized by selectively enriched cell states. These CTAPs demonstrate the diversity of synovial inflammation in rheumatoid arthritis, ranging from samples enriched for T and B cells to those largely lacking lymphocytes. Disease-relevant cell states, cytokines, risk genes, histology and serology metrics are associated with particular CTAPs. CTAPs are dynamic and can predict treatment response, highlighting the clinical utility of classifying rheumatoid arthritis synovial phenotypes. This comprehensive atlas and molecular, tissue-based stratification of rheumatoid arthritis synovial tissue reveal new insights into rheumatoid arthritis pathology and heterogeneity that could inform novel targeted treatments.

Summary Rheumatoid arthritis (RA) is a prototypical autoimmune disease that causes destructive tissue inflammation in joints and elsewhere. Clinical challenges in RA include the empirical selection of drugs to treat patients, inadequate responders with incomplete disease remission, and lack of a cure. We profiled the full spectrum of cells in inflamed synovium from patients with RA with the goal of deconstructing the cell states and pathways characterizing pathogenic heterogeneity in RA. Our multicenter consortium effort used multi-modal CITE-seq, RNA-seq, and histology of synovial tissue from 79 donors to build a >314,000 single-cell RA synovial cell atlas with 77 cell states from T, B/plasma, natural killer, myeloid, stromal, and endothelial cells. We stratified tissue samples into six distinct cell type abundance phenotypes (CTAPs) individually enriched for specific cell states. These CTAPs demonstrate the striking diversity of RA synovial inflammation, ranging from marked enrichment of T and B cells (CTAP-TB) to a congregation of specific myeloid, fibroblast, and endothelial cells largely lacking lymphocytes (CTAP-EFM). Disease-relevant cytokines, histology, and serology metrics are associated with certain CTAPs. This comprehensive RA synovial atlas and molecular, tissue-based CTAP stratification reveal new insights into RA pathology and heterogeneity, which could lead to novel targeted-treatment approaches in RA.

ABSTRACT Vascular permeability triggered by inflammation or ischemia promotes edema, exacerbates disease progression, and impairs tissue recovery. Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a potent inducer of vascular permeability. VEGF plays an integral role in regulating vascular barrier function physiologically and in pathologies, such as cancer, ischemic stroke, cardiovascular disease, retinal conditions, and COVID-19-associated pulmonary edema and sepsis, which often leads to acute lung injury, including acute respiratory distress syndrome. However, after initially stimulating permeability, VEGF subsequently mediates angiogenesis to repair damaged tissue. Consequently, understanding temporal molecular regulation of VEGF-induced vascular permeability will facilitate developing therapeutics that achieve the delicate balance of inhibiting vascular permeability while preserving tissue repair. Here, we demonstrate that VEGF signals through signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) to promote vascular permeability. Specifically, we show that genetic STAT3 ablation reduces vascular permeability in STAT3-deficient endothelium of mice and VEGF-inducible zebrafish crossed with CRISPR/Cas9 generated genomic STAT3 knockout zebrafish. Importantly, STAT3 deficiency does not impair vascular development and function in vivo. We identify intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) as a STAT3-dependent transcriptional regulator and show VEGF-dependent STAT3 activation is regulated by JAK2. Pyrimethamine, an FDA-approved anti-microbial agent that inhibits STAT3-dependent transcription, substantially reduces VEGF-induced vascular permeability in zebrafish, mouse, and human endothelium. Indeed, pharmacologically targeting STAT3 increases vascular barrier integrity using two additional compounds, atovaquone and C188-9. Collectively, our findings suggest that the VEGF, VEGFR-2, JAK2, and STAT3 signaling cascade regulates vascular barrier integrity, and inhibition of STAT3-dependent activity reduces VEGF-induced vascular permeability in vertebrate models. Key Points Genetic STAT3 deficiency in VEGF-inducible zebrafish and mice reveals that VEGF signals through STAT3 to promote vascular permeability Pyrimethamine, a clinically available agent that inhibits STAT3 activity, reduces VEGF-induced vascular permeability in preclinical models

Withdrawal statement The authors have withdrawn this manuscript due to a duplicate posting of manuscript number BIORXIV/2023/570712. Therefore, the authors do not wish this work to be cited as reference for the project. If you have any questions, please contact the corresponding author. The correct preprint can be found at doi: 10.1101/2023.12.07.570712.

Abstract While molecular targeted therapies have improved prognoses of advanced stage lung adenocarcinoma expressing oncogenic driver mutations, acquired therapeutic resistance continues to be a major problem. Epidermal growth factor receptor (EGFR) activating mutations are among the most common targetable genetic alterations in lung adenocarcinoma, and EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKIs) are recommended first-line therapy for EGFR mutation positive cancer patients. Unfortunately, most patients develop resistance to EGFR TKIs and rapid disease progression occurs. A better mechanistic understanding of therapy refractory cancer progression is necessary to develop new therapeutic approaches to predict and prevent acquired resistance to EGFR TKIs. Here, we identify a new mechanism of ERBB3-mediated resistance to EGFR TKIs in human lung adenocarcinoma. Specifically, we show that dopamine and cyclic AMP-regulated phosphoprotein, Mr 32000 (DARPP-32) physically recruits ERBB3 to EGFR to mediate a switch from EGFR homodimers to EGFR:ERBB3 heterodimers to bypass EGFR TKI-mediated inhibition to potentiate ERBB3-dependent activation of oncogenic AKT and ERK signaling that drives therapy refractory tumor cell survival. In a cohort of paired tumor specimens derived from 30 lung adenocarcinoma patients before and after the development of EGFR TKI refractory disease progression, we reveal that DARPP-32 as well as kinase-activated EGFR and ERBB3 proteins are overexpressed upon acquired EGFR TKI resistance. In vivo studies suggest that ablation of DARPP-32 protein activity sensitizes gefitinib-resistant lung tumor xenografts to EGFR TKI treatment, while DARPP-32 overexpression increases gefitinib-refractory lung cancer progression in gefitinib-sensitive lung tumors orthotopically xenografted into mice. Taken together, our findings introduce a DARPP-32-mediated, ERBB3-dependent mechanism used by lung tumor cells to evade EGFR TKI-induced cell death, potentially paving the way for the development of new therapies to prevent or overcome therapy-refractory lung adenocarcinoma progression.

Abstract It is generally believed that the main source of antibodies is B lymphocytes. In this study, our results first revealed that B cell-deficient mice could not produce antibodies specific for TI-Ags; however, mice with B cell deficiency could produce TD-Ag-specific antibodies, although antibody production was delayed compared with that in BALB/c mice after primary TD-Ag challenge. Subsequently, we identified that mouse lung epithelial cells could produce and secrete Ig, including IgM, IgA or IgG, which could display TD-Ag-specific antibody activity. Notably, the production of TD-Ag-specific antibodies by lung epithelial cells was found to be dependent on CD4+ T cells but not CD8+ T cells. Our findings indicate for the first time that B cells are not the only source of TD-Ag-specific antibodies but are essential for rapid TD-Ag-specific antibody production by non-B cells. This discovery may reveal a new mechanism for the production of specific antibodies.

Abstract Traditional Chinese medicine (TCM) databases play a vital role in bridging the gap between TCM and modern medicine, as well as in promoting the popularity of TCM. Elucidating the bioactive ingredients of Chinese medicinal materials is key to TCM modernization and new drug discovery. However, one drawback of current TCM databases is the lack of quantitative data on the constituents of Chinese medicinal materials. Herein, we present ccTCM, a web-based platform designed to provide a component and compound-content-based resource on TCM and analysis services for medical experts. In terms of design features, ccTCM combines resource distribution, similarity analysis, and molecular-mechanism analysis to accelerate the discovery of bioactive ingredients in TCM. ccTCM contains 273 Chinese medicinal materials commonly used in clinical settings, covering 29 functional classifications. By searching and comparing, we finally adopted 2043 studies, from which we collected the compounds contained in each TCM with content greater than 0.001%, and a total of 1 449 were extracted. Subsequently, we collected 40767 compound-target pairs by integrating multiple databases. Taken together, ccTCM is a versatile platform for that can be used by TCM scientists to perform scientific and clinical TCM studies based on quantified ingredients of Chinese medicinal materials. ccTCM is freely accessible at http://www.cctcm.org.cn .

Synovial tissue inflammation is the hallmark of rheumatoid arthritis (RA). Recent work has identified prominent pathogenic cell states in inflamed RA synovial tissue, such as T peripheral helper cells; however, the epigenetic regulation of these states has yet to be defined. We measured genome-wide open chromatin at single cell resolution from 30 synovial tissue samples, including 12 samples with transcriptional data in multimodal experiments. We identified 24 chromatin classes and predicted their associated transcription factors, including a CD8+ GZMK+ class associated with EOMES and a lining fibroblast class associated with AP-1. By integrating an RA tissue transcriptional atlas, we found that the chromatin classes represented 'superstates' corresponding to multiple transcriptional cell states. Finally, we demonstrated the utility of this RA tissue chromatin atlas through the associations between disease phenotypes and chromatin class abundance as well as the nomination of classes mediating the effects of putatively causal RA genetic variants.

Abstract Purpose To investigate the effects of different indoor lighting intensity (500 lx, 750 lx and 1,000 lx) on normal ocular axial length growth by using juvenal rhesus monkeys. Methods Twenty-four juvenile monkeys were exposed continuously to normal intensity light (NIL, 500 lx, n=16), medium intensity light (MIL, 750 lx, n=8) and high intensity light (HIL, 1 000 lx, n=8), with a same CCT value (about 3000 K) for 246 days. Axial length, anterior chamber depth, corneal curvature radius were measured at about a monthly interval. Results After 246 days of light exposure, the growth of axial length of the MIL group (750 lx) were 0.151 ± 0.081 mm and 0.139 ± 0.070 mm in the right and left eyes, respectively, and significantly larger in comparison with the NIL group (500lx, OD: 0.068 ± 0.055 mm, OS: 0.074 ± 0.057 mm) and the HIL group (1000lx,OD:0.063 ± 0.093 mm, OS: 0.084 ± 0.052 mm) monkeys. This effect was stable and robust during the whole experimental period. Conclusion The effects of different intensity lighting on normal ocular axial development was not linear as most people currently think. We must be cautious when it comes to elevate light intensity in classrooms. Whether this conclusion is correct under lights of other CCT value needs further study.

Abstract Non–small cell lung cancer (NSCLC) accounts for 80-85% cases of lung cancer cases. Diagnosis at advanced stages is common, after which therapy-refractory disease progression frequently occurs. Therefore, a better understanding of the molecular mechanisms that control NSCLC progression is necessary to develop new therapies. Overexpression of IκB kinase α (IKKα) in NSCLC correlates with poor patient survival. IKKα is an NF-κB-activating kinase that is important in cell survival and differentiation, but its regulation of oncogenic signaling is not well understood. We recently demonstrated that IKKα promotes NSCLC cell migration by physically interacting with dopamine- and cyclic AMP-regulated phosphoprotein, Mr 32000 (DARPP-32), and its truncated splice variant, t-DARPP. Here, we show that IKKα phosphorylates DARPP-32 at threonine 34, resulting in DARPP-32-mediated inhibition of protein phosphatase 1 (PP1), subsequent PP1-mediated dephosphorylation of ERK, and activation of ERK signaling to promote lung oncogenesis. Correspondingly, DARPP-32 ablation in human lung adenocarcinoma cells reduced their anchorage-independent growth in soft agar. Mice challenged with IKKα-ablated HCC827 cells exhibited less lung tumor growth than mice orthotopically administered control HCC827 cells. Our findings suggest that IKKα drives NSCLC growth through activation of ERK signaling via DARPP-32-mediated inhibition of PP1 activity.