ABSTRACT The advent and evolution of next generation sequencing has considerably impacted genomic research. Until recently, South African researchers were unable to access affordable platforms capable of human whole genome sequencing locally and DNA samples had to be exported. Here we report the whole genome sequences of the first six human DNA samples sequenced and analysed at the South African Medical Research Council’s Genomics Centre. We demonstrate that the data obtained is of high quality, with an average sequencing depth of 36.41, and that the output is comparable to data generated internationally on a similar platform. The Genomics Centre creates an environment where African researchers are able to access world class facilities, increasing local capacity to sequence whole genomes as well as store and analyse the data.

Abstract Persons living with HIV (PLWH) have an increased risk for tuberculosis (TB). After prolonged and repeated exposure, some PLWH never develop TB and test persistently negative in tests of immune sensitization tuberculin skin test (TST) and interferon gamma release assays (IGRA) for Mycobacterium tuberculosis ( Mtb) . This group has been identified and defined as HIV+ persistently TB, tuberculin and IGRA negative (HITTIN). To investigate potential innate mechanisms unique to individuals with the HITTIN phenotype we compared their neutrophil Mtb infection response to that of PLWH, with no TB history, but who test persistently IGRA positive, and tuberculin positive (HIT). Neutrophil samples from 17 HITTIN (PMN HITTIN ) and 11 HIT (PMN HIT ) were isolated and infected with Mtb H37Rv for 1h and 6h. RNA was extracted and used for RNAseq analysis. At 1h of Mtb infection, PMN HITTIN displayed 151 significantly upregulated and 40 significantly downregulated differentially expressed genes (DEGs) and PMN HIT 98 significantly upregulated and 11 significantly downregulated DEGs. At the 6h timepoint, PMN HITTIN displayed 3106 significantly upregulated and 3548 significantly downregulated DEGs while PMN HIT had 3816 significantly up- and 3794 significantly downregulated DEGs. There was no significant differential transcriptional response at 1h between infected PMN HITTIN and PMN HIT. However, when contrasting the log 2 FC 6h infection response to Mtb from PMN HITTIN against PMN HIT , 2285 genes showed significant differential response between the two groups. Apoptosis and NETosis were key pathways linked to the enrichment of genes in PMN HITTIN when contrasted to PMN HIT after 6h infection with Mtb . Fluorescence microscopy revealed relatively lower neutrophil extracellular trap formation and cell loss in PMN HITTIN compared to PMN HIT , showing that PMN HITTIN have a distinct response to Mtb .

Tuberculosis (TB), caused by Mycobacterium tuberculosis, is a complex disease with a known human genetic component. Males seem to be more affected than females and in most countries the TB notification rate is twice as high in males as in females. While socio-economic status, behaviour and sex hormones influence the male bias they do not fully account for it. Males have only one copy of the X chromosome, while diploid females are subject to X chromosome inactivation. In addition, the X chromosome codes for many immune-related genes, supporting the hypothesis that X-linked genes could contribute to TB susceptibility in a sex-biased manner. We report the first TB susceptibility genome-wide association study (GWAS) with a specific focus on sex-stratified autosomal analysis and the X chromosome. Individuals from an admixed South African population were genotyped using the Illumina Multi Ethnic Genotyping Array, specifically designed as a suitable platform for diverse and admixed populations. Association testing was done on the autosome and X chromosome in a sex stratified and combined manner. SNP association testing was not statistically significant using a stringent cut-off for significance but revealed likely candidate genes that warrant further investigation. A genome wide interaction analysis detected 16 significant interactions. Finally, the results highlight the importance of sex-stratified analysis as strong sex-specific effects were identified on both the autosome and X chromosome.

ABSTRACT Tuberculous granulomas that develop in response to Mycobacterium tuberculosis ( M.tb ) infection are highly dynamic entities shaped by the host immune response and disease kinetics. Within this microenvironment, immune cell recruitment, polarization and activation is driven not only by co-existing cell types and multi-cellular interactions, but also by M.tb -mediated changes involving metabolic heterogeneity, epigenetic reprogramming and rewiring of the transcriptional landscape of host cells. There is an increased appreciation of the in vivo complexity, versatility and heterogeneity of the cellular compartment that constitutes the tuberculosis (TB) granuloma, and the difficulty in translating findings from animal models to human disease. Here we describe a novel biomimetic in vitro 3-dimentional (3D) human lung granuloma model, resembling early “innate” and “adaptive” stages of the TB granuloma spectrum, and present results of histological architecture, host transcriptional characterization, mycobacteriological features, cytokine profiles and spatial distribution of key immune cells. A range of manipulations of immune cell populations in these granulomas will allow the study of host/pathogen pathways involved in the outcome of infection, as well as pharmacological interventions. IMPORTANCE Tuberculosis is a highly infectious disease, with granulomas as its hallmark. Granulomas play an important role in the control of M.tb infection and as such are crucial indicators for our understanding of host resistance to TB. Correlates of risk and protection to M.tb are still elusive, and the granuloma provides the perfect environment in which to study the immune response to infection and broaden our understanding thereof; however, human granulomas are difficult to obtain, and animal models are costly and do not always faithfully mimic human immunity. In fact, most TB research is conducted in vitro on immortalized or primary immune cells and cultured in 2D on flat, rigid plastic, which does not reflect in vivo characteristics. We have therefore conceived a 3D, human in vitro granuloma model which allows researchers to study features of granuloma-forming diseases, in an 3D structural environment resembling in vivo granuloma architecture and cellular orientation.