Glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta) is a key component in many biological processes including insulin and Wnt signaling. Since the activation of each signaling pathway results in a decrease in GSK3beta activity, we examined the specificity of their downstream effects in the same cell type. Insulin induces an increased activity of glycogen synthase but has no influence on the protein level of beta-catenin. In contrast, Wnt increases the cytosolic pool of beta-catenin but not glycogen synthase activity. We found that, unlike insulin, neither the phosphorylation status of the serine9 residue of GSK3beta nor the activity of protein kinase B is regulated by Wnt. Although the decrease in GSK3beta activity is required, GSK3beta may not be the limiting component for Wnt signaling in the cells that we examined. Our results suggest that the axin-conductin complexed GSK3beta may be dedicated to Wnt rather than insulin signaling. Insulin and Wnt pathways regulate GSK3beta through different mechanisms, and therefore lead to distinct downstream events.

SARS coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is causing a global pandemic with large variation in COVID-19 disease spectrum. SARS-CoV-2 infection requires host receptor ACE2 on lung epithelium, but epithelial underpinnings of variation are largely unknown. We capitalized on comprehensive organoid assays to report remarkable variation in SARS-CoV-2 infection rates of lung organoids from different subjects. Tropism is highest for TUBA- and MUC5AC-positive organoid cells, but levels of TUBA-, MUC5A-, or ACE2- positive cells do not predict infection rate. We identify surface molecule Tetraspanin 8 (TSPAN8) as novel mediator of SARS-CoV-2 infection, which is not downregulated by this specific virus. TSPAN8 levels, prior to infection, strongly correlate with infection rate and TSPAN8-blocking antibodies diminish SARS-CoV-2 infection. We propose TSPAN8 as novel functional biomarker and potential therapeutic target for COVID-19.

Reciprocal interactions between alveolar fibroblasts and epithelial cells are crucial for lung homeostasis, injury repair, and fibrogenesis, but underlying mechanisms remain unclear. To investigate, we administered the fibroblast-selective TGFβ1 signaling inhibitor, epigallocatechin gallate (EGCG), to Interstitial Lung Disease (ILD) patients undergoing diagnostic lung biopsy and conducted single-cell RNA sequencing on spare tissue. Biopsies from untreated patients showed higher fibroblast TGFβ1 signaling compared to non-disease donor or end-stage ILD tissues. In vivo, EGCG downregulated TGFβ1 signaling and several pro-inflammatory and stress pathways in biopsy samples. Notably, EGCG reduced fibroblast secreted frizzle-like receptor protein 2 (sFRP2), an unrecognized TGFβ1 fibroblast target gene induced near type II alveolar epithelial cells (AEC2s) in situ. Using AEC2-fibroblast coculture organoids and precision cut lung slices (PCLS) from non-diseased donors, we found TGFβ1 signaling promotes a spread AEC2 KRT17+ basaloid state, whereupon sFRP2 then activates a mature Krt5+ basal cell program. Wnt-receptor Frizzled 5 (Fzd5) expression and downstream calcineurin signaling were required for sFRP2-induced nuclear NFATc3 accumulation and KRT5 expression. These findings highlight stage-specific TGFβ1 signaling in ILD, the therapeutic potential of EGCG in reducing IPF-related transcriptional changes, and identify TGFβ1-non-canonical Wnt pathway crosstalk via sFRP2 as a novel mechanism for dysfunctional epithelial signaling in Idiopathic Pulmonary Fibrosis/ILD.

Abstract Background Recurrence after surgery for early-stage lung cancer is common, occurring between 30-50% of the time. Despite the popularization of prognostic gene signatures in early-stage lung cancer that allow us to better predict which patients may recur, why patients recur after surgery remains unclear. Methods Using a large cohort of lung adenocarcinoma patients with complete genetic, genomic, epigenetic and clinical profiling, a recurrence classifier was developed which identifies patients at highest risk of recurrence. The genetic, genomic, and epigenetic profiles of stage I patients with low-vs. high-risk of recurrence were compared. To characterize the tumor immune microenvironment of recurrent stage I tumors, single cell RNA-seq was performed on fresh tissue samples undergoing lung adenocarcinoma resection at UCSF to identify unique immune population markers and applied to the large stage I lung adenocarcinoma cohort using digital cytometry. Results Recurrence high-risk stage I lung adenocarcinomas demonstrated a higher mutation burden than low-risk tumors, however, none of the known canonical lung cancer driver mutations were more prevalent in high-risk tumors. Transcriptomic analysis revealed widespread activation of known cancer and cell cycle pathways with simultaneous downregulation of immune response pathways including antigen presentation and Th1/Th2 activation. Tumors at high-risk of recurrence displayed depleted adaptive immune populations, and depletion of adaptive immune populations was independently prognostic of recurrence in stage I lung adenocarcinomas. Conclusion Recurrent stage I lung adenocarcinomas display distinct features of genomic and genetic instability including increased tumor mutation burden, neoantigen load, activation of numerous mitotic and cell cycle genes, and decreased genome-wide methylation burden. Relative depletion of infiltrating adaptive immune populations may allow these tumors to escape immunosurveillance and recur after surgery.