Characteristic patterns of gene expression measured by DNA microarrays have been used to classify tumors into clinically relevant subgroups. In this study, we have refined the previously defined subtypes of breast tumors that could be distinguished by their distinct patterns of gene expression. A total of 115 malignant breast tumors were analyzed by hierarchical clustering based on patterns of expression of 534 "intrinsic" genes and shown to subdivide into one basal-like, one ERBB2-overexpressing, two luminal-like, and one normal breast tissue-like subgroup. The genes used for classification were selected based on their similar expression levels between pairs of consecutive samples taken from the same tumor separated by 15 weeks of neoadjuvant treatment. Similar cluster analyses of two published, independent data sets representing different patient cohorts from different laboratories, uncovered some of the same breast cancer subtypes. In the one data set that included information on time to development of distant metastasis, subtypes were associated with significant differences in this clinical feature. By including a group of tumors from BRCA1 carriers in the analysis, we found that this genotype predisposes to the basal tumor subtype. Our results strongly support the idea that many of these breast tumor subtypes represent biologically distinct disease entities.

Summary

 Antitumoral immunity requires organized, spatially nuanced interactions between components of the immune tumor microenvironment (iTME). Understanding this coordinated behavior in effective versus ineffective tumor control will advance immunotherapies. We re-engineered co-detection by indexing (CODEX) for paraffin-embedded tissue microarrays, enabling simultaneous profiling of 140 tissue regions from 35 advanced-stage colorectal cancer (CRC) patients with 56 protein markers. We identified nine conserved, distinct cellular neighborhoods (CNs)—a collection of components characteristic of the CRC iTME. Enrichment of PD-1⁺CD4⁺ T cells only within a granulocyte CN positively correlated with survival in a high-risk patient subset. Coupling of tumor and immune CNs, fragmentation of T cell and macrophage CNs, and disruption of inter-CN communication was associated with inferior outcomes. This study provides a framework for interrogating how complex biological processes, such as antitumoral immunity, occur through concerted actions of cells and spatial domains.

Regeneration is the holy grail of tissue repair, but skin injury typically yields fibrotic, non-functional scars. Developing pro-regenerative therapies requires rigorous understanding of the molecular progression from injury to fibrosis or regeneration. Here, we report the divergent molecular events driving skin wound cells toward scarring or regenerative fates. We profile scarring versus YAP-inhibition-induced wound regeneration at the transcriptional (single-cell RNA sequencing), protein (timsTOF proteomics), and tissue (extracellular matrix ultrastructural analysis) levels. Using cell-surface barcoding, we integrate these data to reveal fibrotic and regenerative "molecular trajectories" of healing. We show that disrupting YAP mechanotransduction yields regenerative repair by fibroblasts with activated Trps1 and Wnt signaling. Finally, via in vivo gene knockdown and overexpression in wounds, we identify Trps1 as a key regulatory gene that is necessary and partially sufficient for wound regeneration. Our findings serve as a multi-omic map of wound regeneration and could have therapeutic implications for pathologic fibroses.

Summary Multiple G protein coupled receptors (GPCRs) are expressed in pancreatic islet cells but the majority have unknown functions. We observe specific GPCRs localized to primary cilia, a prominent signaling organelle, in pancreatic α- and β-cells. Loss of cilia disrupts β-cell endocrine function, but the molecular drivers are unknown. Using functional expression, we identified multiple GPCRs localized to cilia in mouse and human islet α- and β-cells, including FFAR4, PTGER4, DRD5, ADRB2, KISS1R, and P2RY14. Free fatty acid receptor 4 (FFAR4) and prostaglandin E receptor 4 (PTGER4) agonists stimulate ciliary cAMP signaling and promote glucagon and insulin secretion by α- and β-cell lines, and by mouse and human islets. Transport of GPCRs to primary cilia requires TULP3 , whose knockdown in primary human and mouse islets depleted ciliary FFAR4 and PTGER4, and impaired regulated glucagon or insulin secretion, without affecting ciliary structure. Our findings provide index evidence that regulated hormone secretion by islet α- and β-cells is regulated by ciliary GPCRs providing new targets for diabetes.

A thorough understanding of complex spatial host-disease interactions in situ is necessary in order to develop effective preventative measures and therapeutic strategies. Here, we developed P rotein A nd N ucleic acid IN situ I maging (PANINI) and coupled it with Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) to sensitively and simultaneously quantify DNA, RNA, and protein levels within the microenvironments of tissue compartments. The PANINI-MIBI approach was used to measure over 30 parameters simultaneously across large sections of archival lymphoid tissues from non-human primates that were healthy or infected with simian immunodeficiency virus (SIV), a model that accurately recapitulates human immunodeficiency virus infection (HIV). This enabled multiplexed dissection of cellular phenotypes, functional markers, viral DNA integration events, and viral RNA transcripts as resulting from viral infection. The results demonstrated immune coordination from an unexpected upregulation of IL10 in B cells in response to SIV infection that correlated with macrophage M2 polarization, thus conditioning a potential immunosuppressive environment that allows for viral production. This multiplexed imaging strategy also allowed characterization of the coordinated microenvironment around latently or actively infected cells to provide mechanistic insights into the process of viral latency. The spatial multi-modal framework presented here is applicable to deciphering tissue responses in other infectious diseases and tumor biology.

Summary Regeneration is the “holy grail” of tissue repair, but skin injury typically yields fibrotic, non-functional scars. Developing pro-regenerative therapies requires rigorous understanding of the molecular progression from injury to fibrosis or regeneration. Here, we report the divergent molecular events driving skin wound cells toward either scarring or regenerative fates. We profile scarring versus YAP inhibition-induced wound regeneration at the transcriptional (single-cell RNA-sequencing), protein (timsTOF proteomics), and tissue (extracellular matrix ultrastructural analysis) levels. Using cell surface barcoding, we integrate these data to reveal fibrotic and regenerative “molecular trajectories” of healing. We show that disrupting YAP mechanical signaling yields regenerative repair orchestrated by fibroblasts with activated Trps1 and Wnt signaling. Our findings serve as a multimodal map of wound regeneration and could have therapeutic implications for pathologic fibroses.

SUMMARY The p53 transcription factor, encoded by the most frequently mutated gene in human cancer, plays a critical role in tissue homeostasis in response to stress signals. The mechanisms through which p53 promotes downstream tumor suppressive gene expression programs remain, however, only superficially understood. Here, we used tandem affinity purification and mass spectrometry to reveal new components of the p53 response. This approach uncovered Mettl3, a component of the m 6 A RNA methyltransferase complex (MTC), as a p53-interacting protein. Analysis of Mettl3- deficient cells revealed that Mettl3 promotes p53 protein stabilization and target gene expression in response to DNA damage. Mettl3 acts in part by competing with the p53 negative regulator, Mdm2, for binding to the p53 transactivation domains to promote methyltransferase-independent stabilization of p53. In addition, Mettl3 relies on its catalytic activity to augment p53 responses, with p53 recruiting Mettl3 to p53 target genes to co-transcriptionally direct m 6 A modification of p53 pathway transcripts to enhance their expression. Mettl3 also promotes p53 activity downstream of oncogenic signals in vivo , in both allograft and autochthonous lung adenocarcinoma models, suggesting cooperative action of p53 and Mettl3 in tumor suppression. Accordingly, we found in diverse human cancers that mutations in MTC components perturb expression of p53 target genes and that MTC mutations are mutually exclusive with TP53 mutations, suggesting that the MTC enhances the p53 transcriptional program in human cancer. Together, these studies reveal a fundamental role for Mettl3 in amplifying p53 signaling through protein stabilization and epitranscriptome regulation.