Abstract Loop-mediated isothermal amplification is known for its high sensitivity, specificity and tolerance to inhibiting-substances. We developed a device for performing real-time colorimetric LAMP combining the accuracy of lab-based quantitative molecular diagnosis with the simplicity of point-of-care testing. This handheld device employs a single reaction-pot for amplification and a mini-camera for detection. Competitive features are the rapid analysis (<30min), quantification over 9 log-units, crude sample-compatibility (saliva, tissue, swabs), low detection limit (<5copies/reaction), smartphone-operation and fast prototyping (3D-printing). The device’s clinical utility is demonstrated in cancer-mutations and COVID-19 testing. Excellent performance includes: detection of 0.01% of BRAF -V600E-to-wild-type molecules; 97% sensitivity to SARS-CoV-2 RNA detection (89 samples); 83% (Ct<34), 98% (Ct<30) and 100% (Ct<25) to 163 nasopharyngeal-swabs; 100% specificity in all cases. The device high technology-readiness-level makes it a suitable platform for performing any colorimetric LAMP assay; moreover, its simple and inexpensive fabrication holds promise for fast deployment and application in global diagnostics.

SUMMARY Oncogene-induced senescence (OIS) is an inherent and important tumor suppressor mechanism. However, if not timely removed via immune surveillance, senescent cells will also present a detrimental side. Although this has mostly been attributed to the senescence-associated-secretory-phenotype (SASP) of these cells, we recently proposed that “escape” from the senescent state represents another unfavorable outcome. Here, we exploit genomic and functional data from a prototypical human epithelial cell model carrying an inducible CDC6 oncogene to identify an early-acquired recurrent chromosomal inversion, which harbors a locus encoding the circadian transcription factor BHLHE40. This inversion alone suffices for BHLHE40 activation upon CDC6 induction and for driving cell cycle re-entry and malignant transformation. In summary, we now provide strong evidence in support of genomic instability underlying “escape” from oncogene-induced senescence. HIGHLIGHTS Oncogene driven error-prone repair produces early genetic lesions allowing escape from senescence Cells escaping oncogene-induced senescence display mutational signatures observed in cancer patients A single recurrent inversion harboring a circadian TF gene suffices for bypassing oncogene-induced senescence Chromatin loop and compartment remodeling support the “escape” transcriptional program

Abstract The miRNA miR-124 has been employed supplementary to neurogenic TFs and other miRNAs to enhance direct neurogenic conversion by suppressing multiple non-neuronal targets. Aim of the study was to investigate whether miR-124 is sufficient to drive direct reprogramming of astrocytes to induced-neurons (iNs) on its own and elucidate its independent mechanism of reprogramming action. Our data show that miR-124 is a potent driver of the reprogramming switch of astrocytes towards an immature neuronal fate, by directly targeting the RNA-binding protein Zfp36l1 implicated in ARE-mediated mRNA decay and subsequently de-repressing Zfp36l1 neurogenic interactome. To this end miR-124 contribution in iNs’ production largely recapitulates endogenous neurogenesis pathways, being further enhanced upon addition of the neurogenic compound ISX9, which greatly improves both miR-124-induced reprogramming efficiency and iNs’ functional maturation. Importantly, miR-124 is potent to guide direct conversion of reactive astrocytes to immature iNs of cortical identity in vivo following cortical trauma, confirming its ‘master’ reprogramming capacity within the injured cortical microenvironment, while ISX9 supplementation confers a survival advantage to newly produced iNs.

Abstract Helicobacter pylori lives in the human stomach and has a population structure which resembles that of its host. However, H. pylori from Europe and the Middle East trace a substantially higher fraction of ancestry from modern African populations than the humans that carry them. Here, we used a collection of Afro-Eurasian H. pylori genomes to show that this African ancestry is due to at least three distinct admixture events. H. pylori from East Asia, which have undergone little admixture, have accumulated many more non-synonymous mutations than African strains. European and Middle Eastern bacteria have elevated African ancestry at the sites of these mutations compared to either non-segregating or synonymous sites, implying selection to remove them. We used simulations to show that demographic bottlenecks can lead to long-term segregation of deleterious mutations, despite high rates of homologous recombination, but that population fitness can be restored by migration of small numbers of bacteria from non-bottlenecked populations, leading to mosaic patterns of ancestry like that seen for H. pylori . We conclude that H. pylori have been able to spread repeatedly from Africa by outcompeting strains that carried deleterious mutations accumulated during the original out-of-Africa bottleneck.

Endogenous retroviruses (ERVs) are remnants of ancient retroviral infections that make up to 8% of the human genome. Although these elements are mostly fragmented and inactive, many proviruses belonging to the HERV-K (HML-2) family, the only lineage still proliferating in the genome after the human-chimpanzee split, have intact open reading frames, some encoding for accessory genes called np9 and rec that interact with oncogenic pathways. Many studies have established that the transient expression of ERVs are in both stem cells and cancers results in aberrant self-renewal and uncontrolled proliferation. The wealth of high-quality genomic and transcriptomic Illumina sequence data available from The Cancer Genome Atlas (TCGA) that are sequenced from a diversity of different tumour types makes it a valuable resource in cancer research. However, there is currently no universal computational method for inferring expression of specific repetitive elements from RNA-seq data, such as genes encoded by HERV-K (HML-2). This study presents a novel and a highly specific pipeline that is able to capture and measure transcription of np9 and rec encoded by proviruses that share great sequence similarity, and are transcribed at very low levels. We show by using our novel methodology that np9 and rec are overexpressed in breast cancer, germ cell tumours, skin melanoma, lymphoma, ovarian cancer, and prostate cancer compared to non-diseased tissues. We also show that np9 and rec are specifically expressed in the 8 and 16-cell stage in human preimplantation embryos.

Endogenous retroviruses (ERVs) are remnants of ancient retroviral infections that make up 8% of the human genome. Although these elements are mostly fragmented and inactive, many proviruses belonging to the HERV-K (HML-2) family, the youngest lineage in the human genome, have intact open reading frames, some encoding for accessory genes called np9 and rec that interact with oncogenic pathways. Many studies have established that ERVs are transiently expressed in both stem cells and cancer, resulting in aberrant self-renewal and uncontrolled proliferation. np9 and rec expression are significantly correlated with a range of cancer stem cell (CSC) and epithelial to mesenchymal transition (EMT) biomarkers, including cellular receptors, transcription factors, and histone modifiers. Surprisingly, these ERV genes are negatively correlated with genes known to promote pluripotency in embryonic stem cell lines, such as Oct4. These results indicate that HERV-K (HML-2) is part of the transcriptional landscape responsible for cancer cells undergoing the phenotypic switch that characterises EMT. The discovery of np9 and rec's correlation with CSC and EMT biomarkers suggest a yet undescribed role affecting the transitional CSC-like state in EMT and the shift towards cancer malignancy.

Abstract Small RNA sequencing of healthy and ZYMV-infected watermelon (21 dpi) was performed and bioinformatics analysis identified 353 miRNAs from which 22 known and 331 new miRNAs. Important information about their precursors, their length, the loci of which they originated on watermelon genome are provided. The ZYMV genome could be a target for mir396a-3p, miR8706a, and miR1886i-5p from the miRbase, but none of them was identified in the watermelon miRNAome. Furthermore, watermelon miRNAome does not contain a miRNA targeting ZYMV genome with an expectation score ≤ 3.5. There were 34 resistance genes (CC-NBS-LRR, TIR-NBS-LRR, TIR-NBS) predicted as targets of 32 miRNAs in healthy watermelon. For nine differentially expressed miRNAs the respective target genes (10 in total) were bioinformatically predicted. For cla-new_miR307 (upregulated upon ZYMV infection) and cla-miR166h-3p (downregulated upon ZYMV infection) the targets were predicted to be ClaATRIP and ClaRBOHB , respectively, with ClaATRIP downregulated and ClaRBOHB upregulated upon ZYMV infection. ALSV-mediated VIGS of ClaATRIP rendered watermelon plants more resistant to ZYMV, whereas VIGS of ClaRBOHB resulted in higher levels of ZYMV titer in watermelon. These data suggest that ClaATRIP and ClaRBOHB are a susceptibility and resistant gene, respectively. Our results provide new insights in watermelon miRNAome and could propose new strategies for generating resistant watermelon to ZYMV. Highlights Bioinformatics analysis in healthy and ZYMV-infected watermelon plants gave 353 miRNAs, 22 known and 331 new. The watermelon miRNAome identified in the present study does not appear to target the ZYMV genome (sense and reverse complement). The differential expression of ten genes of watermelon in relation to ZYMV infection was validated. The silencing of the two genes, ATRIP and RBOHB , through VIGS strongly suggested that ATRIP is a gene of susceptibility and RBOHB is a gene of resistance.

In December 2019, an outbreak of atypical pneumonia (Coronavirus disease 2019 -COVID-19) associated with a novel coronavirus (SARS-CoV-2) was reported in Wuhan city, Hubei province, China. The outbreak was traced to a seafood wholesale market and human to human transmission was confirmed. The rapid spread and the death toll of the new epidemic warrants immediate intervention. The intra-host genomic variability of SARS-CoV-2 plays a pivotal role in the development of effective antiviral agents and vaccines, but also in the design of accurate diagnostics. We analyzed NGS data derived from clinical samples of three Chinese patients infected with SARS-CoV-2, in order to identify small- and large-scale intra-host variations in the viral genome. We identified tens of low- or higher-frequency single nucleotide variations (SNVs) with variable density across the viral genome, affecting 7 out of 10 protein-coding viral genes. The majority of these SNVs corresponded to missense changes. The annotation of the identified SNVs but also of all currently circulating strain variations revealed colocalization of intra-host but also strain specific SNVs with primers and probes currently used in molecular diagnostics assays. Moreover, we de-novo assembled the viral genome, in order to isolate and validate intra-host structural variations and recombination breakpoints. The bioinformatics analysis disclosed genomic rearrangements over poly-A / poly-U regions located in ORF1ab and spike (S) gene, including a potential recombination hot-spot within S gene. Our results highlight the intra-host genomic diversity and plasticity of SARS-CoV-2, pointing out genomic regions that are prone to alterations. The isolated SNVs and genomic rearrangements, reflect the intra-patient capacity of the polymorphic quasispecies, which may arise rapidly during the outbreak, allowing immunological escape of the virus, offering resistance to anti-viral drugs and affecting the sensitivity of the molecular diagnostics assays.