Chromosomal rearrangements without gene fusions have been implicated in leukemogenesis by causing deregulation of proto-oncogenes via relocation of cryptic regulatory DNA elements. AML with inv(3)/t(3;3) is associated with aberrant expression of the stem-cell regulator EVI1. Applying functional genomics and genome-engineering, we demonstrate that both 3q rearrangements reposition a distal GATA2 enhancer to ectopically activate EVI1 and simultaneously confer GATA2 functional haploinsufficiency, previously identified as the cause of sporadic familial AML/MDS and MonoMac/Emberger syndromes. Genomic excision of the ectopic enhancer restored EVI1 silencing and led to growth inhibition and differentiation of AML cells, which could be replicated by pharmacologic BET inhibition. Our data show that structural rearrangements involving the chromosomal repositioning of a single enhancer can cause deregulation of two unrelated distal genes, with cancer as the outcome.

Kidney fibrosis is the hallmark of chronic kidney disease progression; however, at present no antifibrotic therapies exist1–3. The origin, functional heterogeneity and regulation of scar-forming cells that occur during human kidney fibrosis remain poorly understood1,2,4. Here, using single-cell RNA sequencing, we profiled the transcriptomes of cells from the proximal and non-proximal tubules of healthy and fibrotic human kidneys to map the entire human kidney. This analysis enabled us to map all matrix-producing cells at high resolution, and to identify distinct subpopulations of pericytes and fibroblasts as the main cellular sources of scar-forming myofibroblasts during human kidney fibrosis. We used genetic fate-tracing, time-course single-cell RNA sequencing and ATAC–seq (assay for transposase-accessible chromatin using sequencing) experiments in mice, and spatial transcriptomics in human kidney fibrosis, to shed light on the cellular origins and differentiation of human kidney myofibroblasts and their precursors at high resolution. Finally, we used this strategy to detect potential therapeutic targets, and identified NKD2 as a myofibroblast-specific target in human kidney fibrosis. A range of techniques are used to investigate the molecular landscape of chronic kidney disease, and the results suggest that distinct populations of pericytes and fibroblasts are the main source of myofibroblasts in kidney fibrosis.

Leiomyosarcoma (LMS) is an aggressive mesenchymal malignancy with few therapeutic options. The mechanisms underlying LMS development, including clinically actionable genetic vulnerabilities, are largely unknown. Here we show, using whole-exome and transcriptome sequencing, that LMS tumors are characterized by substantial mutational heterogeneity, near-universal inactivation of TP53 and RB1, widespread DNA copy number alterations including chromothripsis, and frequent whole-genome duplication. Furthermore, we detect alternative telomere lengthening in 78% of cases and identify recurrent alterations in telomere maintenance genes such as ATRX, RBL2, and SP100, providing insight into the genetic basis of this mechanism. Finally, most tumors display hallmarks of "BRCAness", including alterations in homologous recombination DNA repair genes, multiple structural rearrangements, and enrichment of specific mutational signatures, and cultured LMS cells are sensitive towards olaparib and cisplatin. This comprehensive study of LMS genomics has uncovered key biological features that may inform future experimental research and enable the design of novel therapies.

Kidney failure is frequently observed during and after COVID-19, but it remains elusive whether this is a direct effect of the virus. Here, we report that SARS-CoV-2 directly infects kidney cells and is associated with increased tubule-interstitial kidney fibrosis in patient autopsy samples. To study direct effects of the virus on the kidney independent of systemic effects of COVID-19, we infected human-induced pluripotent stem-cell-derived kidney organoids with SARS-CoV-2. Single-cell RNA sequencing indicated injury and dedifferentiation of infected cells with activation of profibrotic signaling pathways. Importantly, SARS-CoV-2 infection also led to increased collagen 1 protein expression in organoids. A SARS-CoV-2 protease inhibitor was able to ameliorate the infection of kidney cells by SARS-CoV-2. Our results suggest that SARS-CoV-2 can directly infect kidney cells and induce cell injury with subsequent fibrosis. These data could explain both acute kidney injury in COVID-19 patients and the development of chronic kidney disease in long COVID.

Summary The bone marrow permanently harbors high numbers of neutrophils, and a tumor-supportive bias of these cells could significantly impact bone marrow-confined malignancies. In multiple myeloma, the bone marrow is characterized by inflammatory stromal cells with the potential to influence neutrophils. We investigated myeloma-associated alterations in marrow neutrophils and the impact of stromal inflammation on neutrophil function. Mature neutrophils in myeloma marrow are activated and tumor-supportive, transcribing increased levels of IL-1β, and myeloma cell survival factor BAFF. Interactions with inflammatory stromal cells can induce neutrophil activation, including BAFF secretion, in a STAT3-dependent manner and once activated, neutrophils gain the ability to reciprocally induce stromal activation. After first-line myeloid-depleting treatment, patient bone marrow retains residual stromal inflammation and newly-formed neutrophils are reactivated. Combined, we identify a neutrophil-stromal cell feed-forward loop driving tumor-supportive inflammation that persists after treatment and warrants novel strategies to target both stromal and immune microenvironments in multiple myeloma.

Abstract The transcription factor GATA2 has pivotal roles in hematopoiesis. Germline GATA2 mutations in patients result in GATA2 haploinsufficiency syndrome characterized by immunodeficiency, bone marrow failure, and predispositions to myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). Clinical symptoms in GATA2 patients are diverse and mechanisms driving GATA2 related phenotypes largely unknown. To explore the impact of GATA2 haploinsufficiency on hematopoiesis, we generated a zebrafish model carrying a heterozygous mutation of gata2b (gata2b +/− ), an orthologue of GATA2. Morphological analysis revealed myeloid and erythroid dysplasia in gata2b +/− kidney marrow (KM). single nucleus (sn)-ATAC-seq showed that the co-accessibility between the transcription start site (TSS) and a +3.5-4.1kb enhancer was more robust in gata2b +/− zebrafish HSPCs compared to wild type, increasing gata2b expression. This is suggestive of an auto-regulatory feedback mechanism, where gata2b expression remains at sufficient levels after the loss of a single allele to maintain the HSPC pool. As a result, gata2b +/− chromatin is also more accessible in the erythroid and myeloid lineage, causing several defects. scRNA-seq data revealed a differentiation delay in erythroid progenitors, hallmarked by downregulation of intrinsic signals like cytoskeletal transcripts, aberrant proliferative signatures, and downregulation of Gata1a, a master regulator of erythropoiesis, likely preceding erythroid dysplasia. This shows that the cell intrinsic compensatory mechanisms for the maintenance of normal levels of Gata2b to maintain HSPC integrity result in aberrant lineage differentiation and a preleukemia syndrome.

Abstract Natural killer (NK) cells mediate the cytotoxic immune response against multiple myeloma and are important effector cells in immune therapies through antibody-dependent cellular cytotoxicity. Here, we used single-cell transcriptomics, flow cytometry and functional assays to investigate the bone marrow NK cell compartment of myeloma patients at diagnosis, during treatment and after relapse. The bone marrow of myeloma patients is characterized by a reduction in conventional cytotoxic NK cells that persists throughout treatment. We show in 20% of newly diagnosed myeloma patients that an altered balance between cytotoxic and cytokine-producing NK cells translates into a reduced cytotoxic ability in response to therapeutic antibodies. The relative loss of cytotoxic NK cells persists at relapse and is accompanied by an expansion of IFN-responsive NK cells. These findings reveal previously unappreciated alterations in bone marrow NK cell composition and highlight the importance of understanding the bone marrow immune system in patients receiving immunotherapies. Statement of significance The bone marrow of multiple myeloma patients is characterized by a persistent reduction in cytotoxic CD56 dim NK cells, accompanied by inferior in vitro responses to therapeutic antibodies at diagnosis and an increase in IFN-responsive NK cells at relapse. These findings highlight the importance of understanding the BM microenvironment in multiple myeloma patients receiving immunotherapies.