Abstract Heterogeneous antigen expression is a key barrier influencing the activity of chimeric antigen receptor (CAR) T cells in solid tumors. Here, we develop CAR T cells targeting glypican-1 (GPC1), an oncofetal antigen expressed in pancreatic cancer. We report the generation of dromedary camel V H H nanobody (D4)-based CAR T cells targeting GPC1 and the optimization of the hinge (H) and transmembrane domain (TM) to improve activity. We find that a structurally rigid IgG4H and CD28TM domain brings the two D4 fragments in proximity, driving CAR dimerization and leading to enhanced T-cell signaling and tumor regression in pancreatic cancer models with low antigen density in female mice. Furthermore, single-cell-based proteomic and transcriptomic analysis of D4-IgG4H-CD28TM CAR T cells reveals specific genes (e.g., HMGB1 ) associated with high T-cell polyfunctionality. This study demonstrates the potential of V H H-based CAR T for pancreatic cancer therapy and provides an engineering strategy for developing potent CAR T cells targeting membrane-distal epitopes.

ABSTRACT Aims We investigate mechanisms for potential pro-arrhythmic effects of hydroxychloroquine (HCQ) alone, or combined with azithromycin (AZM), in Covid-19 management supplementing the limited available experimental cardiac safety data. Methods We integrated patch-clamp studies utilizing In Vitro ProArrhythmia Assay (CiPA) Schema IC 50 paradigms, molecular modelling, cardiac multi-electrode array and voltage (RH237) mapping, ECG studies, and Ca 2+ (Rhod-2 AM) mapping in isolated Langendorff-perfused guinea-pig hearts with human in-silico ion current modelling. Results HCQ blocked I Kr and I K1 with IC 50 s (10±0.6 and 34±5.0 μM) within clinical therapeutic ranges, I Na and I CaL at higher IC 50 s, leaving I to and I Ks unaffected. AZM produced minor inhibition of I Na , I CaL , I Ks , and I Kr ,, sparing I K1 and I to . HCQ+AZM combined inhibited I Kr and I K1 with IC 50 s of 7.7±0.8 μM and 30.4±3.0 μM, sparing I Na , I CaL and I to . Molecular modelling confirmed potential HCQ binding to hERG. HCQ slowed heart rate and ventricular conduction. It prolonged PR, QRS and QT intervals, and caused prolonged, more heterogeneous, action potential durations and intracellular Ca 2+ transients. These effects were accentuated with combined HCQ+AZM treatment, which then elicited electrical alternans, re-entrant circuits and wave break. Modelling studies attributed these to integrated HCQ and AZM actions reducing I Kr and I K1 , thence altering cell Ca 2+ homeostasis. Conclusions Combined HCQ+AZM treatment exerts pro-arrhythmic ventricular events by synergetically inhibiting I Kr , I Ks with resulting effects on cellular Ca 2+ signalling, and action potential propagation and duration. These findings provide an electrophysiological basis for recent FDA cardiac safety guidelines cautioning against combining HCQ/AZM when treating Covid-19.

With the emergence of SARS-CoV-2 variants, there is urgent need to develop broadly neutralizing antibodies. Here, we isolate two V H H nanobodies (7A3 and 8A2) from dromedary camels by phage display, which have high affinity for the receptor-binding domain (RBD) and broad neutralization activities against SARS-CoV-2 and its emerging variants. Cryo-EM complex structures reveal that 8A2 binds the RBD in its up mode and 7A3 inhibits receptor binding by uniquely targeting a highly conserved and deeply buried site in the spike regardless of the RBD conformational state. 7A3 at a dose of â‰¥5 mg/kg efficiently protects K18-hACE2 transgenic mice from the lethal challenge of B.1.351 or B.1.617.2, suggesting that the nanobody has promising therapeutic potentials to curb the COVID-19 surge with emerging SARS-CoV-2 variants.Dromedary camel ( Camelus dromedarius ) V H H phage libraries were built for isolation of the nanobodies that broadly neutralize SARS-CoV-2 variants.

Abstract Physiologic laminar shear stress (LSS) induces an endothelial gene expression profile that is vasculo-protective. In this report, we delineate how LSS mediates changes in the epigenetic landscape to promote this beneficial response. We show that under LSS, KLF4 interacts with the SWI/SNF nucleosome remodeling complex to increase accessibility at enhancer sites that promote expression of homeostatic endothelial genes. By combining molecular and computational approaches we discovered enhancers that loop to promoters of known and novel KLF4- and LSS-responsive genes that stabilize endothelial cells and suppress inflammation, such as BMPR2 and DUSP5 . By linking enhancers to genes that they regulate under physiologic LSS, our work establishes a foundation for interpreting how non-coding DNA variants in these regions might disrupt protective gene expression to influence vascular disease.

Abstract α-Synuclein (α-syn) fibrillar aggregates are the major component of Lewy bodies and Lewy neurites presenting as the pathology hallmark of Parkinson’s disease (PD). Studies have shown that α-syn is potential to form different conformational fibrils associated with different synucleinopathies, but whether the conformation of α-syn fibrils changes in different phases of related diseases is to be explored. Here, we amplified α-syn aggregates from the cerebrospinal fluid (CSF) of preclinical (pre-PD) and late-stage postmortem PD (post-PD) patients. Our results show that compared to the CSF of pre-PD, that of post-PD is markedly stronger in seeding in vitro α-syn aggregation, and the amplified fibrils are more potent in inducing endogenous α-syn aggregation in neurons. Cryo-electron microscopic structures further reveal that the difference between the pre-PD- and post-PD-derived fibrils lies on a minor polymorph which in the pre-PD fibrils is morphologically straight, while in the post-PD fibrils represents a single protofilament assembled by a distinctive conformation of α-syn. Our work demonstrates structural and pathological differences between pre-PD and post-PD α-syn aggregation and suggests potential alteration of α-syn fibrils during the progression of PD clinical phases. Significance Statement Increasing evidence support different conformational α-syn fibrils in patients with different α-synucleinopathies, but whether the conformation of α-syn fibrils changes in different phases of related diseases is unknown. Here, we show that α-syn fibrils amplified from the cerebrospinal fluid (CSF) of the late-stage postmortem PD (post-PD) patient are more potent in inducing endogenous α-syn aggregation in neurons than that amplified from the preclinical (pre-PD) patient. Cryo-EM structures further reveal that the post-PD fibrils contain a novel conformation that is distinct from either the pre-PD fibrils or those previously reported. Our work suggests conformational evolution of α-syn fibrils along with PD progression.

Abstract Clinical laboratories routinely use formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue or cell block cytology samples in oncology panel sequencing to identify mutations that can predict patient response to targeted therapy. To understand the technical error due to FFPE processing, a robustly characterized normal cell line was used to create FFPE samples with four different pre-tissue processing formalin fixation times. A total of 96 FFPE sections were then distributed to different laboratories for targeted sequencing analysis by four oncopanels, and variants resulting from technical error were identified. Tissue sections that failed more frequently showed low cellularity, lower than recommended library preparation DNA input, or target sequencing depth. Importantly, sections from block surfaces were more likely to show FFPE-specific errors, akin to “edge effects” seen in histology, and the depth of formalin damage was related to fixation time. To assure reliable results, we recommend avoiding the block surface portion and restricting mutation detection to genomic regions of high confidence.

Prion diseases are caused by the conformational conversion of prion protein (PrP) from its cellular form (PrP C ) into a protease-resistant, aggregated form (PrP Sc ). 42 different familial mutations were identified in human PrP, which lead to genetic prion diseases with distinct clinical syndromes. Here we report cryo-EM structure of an amyloid fibril formed by full-length human PrP with E196K mutation, a familial Creutzfeldt-Jakob disease-related mutation. This mutation disrupts key interactions in wild-type PrP fibril and results in a rearrangement of the overall structure, forming an amyloid fibril with a conformation distinct from wild-type PrP fibril. The E196K fibril consists of two protofibrils intertwined into a left-handed helix. Each subunit forms five β-strands stabilized by a disulfide bond and an unusual hydrophilic cavity. Two pairs of amino acids (Lys194 and Glu207; Lys196 and Glu200) from opposing subunits form four salt bridges to stabilize the zigzag interface of the two protofibrils. Furthermore, the E196K fibril exhibits a significantly lower conformational stability and protease resistance activity than the wild-type fibril. Our results provide direct structural evidences of the diverse mammalian prion strains and fibril polymorphism of PrP, and highlight the importance of familial mutations in determining the different prion strains.

Abstract Human heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNPA1) serves as a key regulating protein in RNA metabolism. Malfunction of hnRNPA1 in nucleo-cytoplasmic transport or dynamic phase separation leads to abnormal amyloid aggregation and neurodegeneration. The low complexity (LC) domain of hnRNPA1 drives both dynamic phase separation and amyloid aggregation. Here, we use cryo-electron microscopy to determine the amyloid fibril structure formed by hnRNPA1 LC domain. Remarkably, the structure reveals that the nuclear localization sequence of hnRNPA1 (termed PY-NLS), which is initially known to mediate the nucleo-cytoplamic transport of hnRNPA1 through binding with karyopherin-β2 (Kapβ2), represents the major component of the fibril core. The residues that contribute to the binding of PY-NLS with Kapβ2 also exert key molecular interactions to stabilize the fibril structure. Notably, hnRNPA1 mutations found in familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and multisystem proteinopathoy (MSP) are all involved in the fibril core and contribute to fibril stability. Our work illuminate structural understandings on the pathological amyloid aggregation of hnRNPA1 and the amyloid disaggregase activity of Kapβ2, and highlights the multiple roles of PY-NLS in hnRNPA1 homeostasis.

Abstract Exosomes are small vesicles released from cells and present in various mammal biological fluids, such as bovine milk, which worked for skin care for many years besides dairy. In addition, Exosomes were regarded as a vehicle for intercellular communication. Therefore, we aimed to investigate the novel roles of bovine milk-derived exosomes (MK-Exo) on human skin anti-aging. Purified MK-Exo can be directly uptake by the keratinocytes and fibroblast in vitro and upregulate the expression of the natural factors related to skin moisturizing, including Filaggrin (FLG), Aquaporin 3 (AQP3), CD44 in the keratinocytes and hyaluronidase (HAS2) in the fibroblast, and MK-Exo promoted the cell migration of the fibroblast, while rescue its expression of type I collagen (Col I), type III collagen (Col III) after ultraviolet radiation. Furthermore, the phototoxicity test, photoallergy test, repeated skin irritation test, skin allergy test, and patch test confirm the safety of MK-Exo on the skin. Finally, the roles of MK-Exo in preserving moisture and anti-wrinkle were also identified in humans. Then, MK-Exo was smeared on the facial skin of 31 female volunteers twice a day for 28 days, and the functions were evaluated following the safety assessment in vivo . These studies reveal the novel roles of bovine milk-derived exosomes in human skin aging, which opens a new way of skin care.

ABSTRACT TAR DNA binding protein 43 kDa (TDP-43) undergoes liquid-liquid phase separation (LLPS) and forms reversible, cytoprotective nuclear bodies (NBs) in response to stress in cells. Abnormal liquid-to-solid phase transition condenses TDP-43 into irreversible pathological fibrils, which is associated with neurodegenerative disorders including amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal degeneration (FTD). However, the mechanisms how cells maintain the dynamics of TDP-43 NBs in stressed conditions are not well understood. Here, we show that the molecular chaperon heat shock protein 70 (Hsp70) is recruited into TDP-43 NBs in stressed cells. It co-phase separates with TDP-43 and delays the maturation of TDP-43 droplets in vitro . In cells, downregulation of Hsp70 not only diminishes the formation but also reduces the dynamics of TDP-43 NBs especially during prolonged stress, which potentiates the cytotoxicity of TDP-43. Using NMR, we reveal that Hsp70 binds to the highly aggregation-prone, transient α-helix of TDP-43 via its nucleotide-binding domain, which keeps TDP-43 in the highly dynamic, liquid-like phase and prevents pathological aggregation of TDP-43 both in vitro and in cells. Collectively, our findings demonstrate a crucial role of Hsp70 in chaperoning TDP-43 in the liquid-like phase, which provides a novel layer of the molecular mechanism how chaperons help proteins to remain functional and protect cells from stressed and/or diseased conditions.