Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) hold promise for myocardial repair following injury, but preclinical studies in large animal models are required to determine optimal cell preparation and delivery strategies to maximize functional benefits and to evaluate safety. Here, we utilized a porcine model of acute myocardial infarction (MI) to investigate the functional impact of intramyocardial transplantation of hiPSC-derived cardiomyocytes, endothelial cells, and smooth muscle cells, in combination with a 3D fibrin patch loaded with insulin growth factor (IGF)-encapsulated microspheres. hiPSC-derived cardiomyocytes integrated into host myocardium and generated organized sarcomeric structures, and endothelial and smooth muscle cells contributed to host vasculature. Trilineage cell transplantation significantly improved left ventricular function, myocardial metabolism, and arteriole density, while reducing infarct size, ventricular wall stress, and apoptosis without inducing ventricular arrhythmias. These findings in a large animal MI model highlight the potential of utilizing hiPSC-derived cells for cardiac repair.

Abstract MYB transcription factors play central roles in plant responses to abiotic stresses. How stress affects development is poorly understood. Here, we show that OsMYB3R-2 functions in both stress and developmental processes in rice (Oryza sativa). Transgenic plants overexpressing OsMYB3R-2 exhibited enhanced cold tolerance. Cold treatment greatly induced the expression of OsMYB3R-2, which encodes an active transcription factor. We show that OsMYB3R-2 specifically bound to a mitosis-specific activator cis-element, (T/C)C(T/C)AACGG(T/C)(T/C)A, a conserved sequence that was found in promoters of cyclin genes such as OsCycB1;1 and OsKNOLLE2. In addition, overexpression of OsMYB3R-2 in rice led to higher transcript levels of several G2/M phase-specific genes, including OsCycB1;1, OsCycB2;1, OsCycB2;2, and OsCDC20.1, than those in OsMYB3R-2 antisense lines or wild-type plants in response to cold treatment. Flow cytometry analysis revealed an increased cell mitotic index in overexpressed transgenic lines of OsMYB3R-2 after cold treatment. Furthermore, resistance to cold stress in the transgenic plants overexpressing OsCycB1;1 was also enhanced. The level of cellular free proline was increased in the overexpressed rice lines of OsMYB3R-2 and OsCycB1;1 transgenic plants compared with wild-type plants under the cold treatment. These results suggest that OsMYB3R-2 targets OsCycB1;1 and regulates the progress of the cell cycle during chilling stress. OsCPT1, which may be involved in the dehydration-responsive element-binding factor 1A pathway, showed the same transcription pattern in response to cold as did OsCycB1;1 in transgenic rice. Therefore, a cold resistance mechanism in rice could be mediated by regulating the cell cycle, which is controlled by key genes including OsMYB3R-2.

Abstract The species Brassica rapa includes several important vegetable crops. The draft reference genome of B. rapa ssp. pekinensis was completed in 2011, and it has since been updated twice. The pangenome with structural variations of 18 B. rapa accessions was published in 2021. Although extensive genomic analysis has been conducted on B. rapa , a comprehensive genome annotation including gene structure, alternative splicing events, and non-coding genes is still lacking. Therefore, we used the Pacific Biosciences (PacBio) single-molecular long-read technology to improve gene models and produced the annotated genome version 3.5. In total, we obtained 753,041 full-length non-chimeric (FLNC) reads and collapsed these into 92,810 non-redundant consensus isoforms, capturing 48% of the genes annotated in the B. rapa reference genome annotation v3.1. Based on the isoform data, we identified 830 novel protein-coding genes that were missed in previous genome annotations, defined the UTR regions of 20,340 annotated genes and corrected 886 wrongly-spliced genes. We also identified 28,564 alternative splicing (AS) events and 1,480 long non-coding RNAs (lncRNAs). We produced a relatively complete and high-quality reference transcriptome for B. rapa that can facilitate further functional genomic research.

Abstract Mounting clinical evidence suggests that a comprised intestinal barrier contributes to the progression of nonalcoholic steatohepatitis (NASH); nevertheless, the precise mechanism remains elusive. This study unveils a significant upregulation of nuclear receptor‐binding SET domain protein 2 (NSD2) in the intestines of obese humans and mice subjected to a high‐fat cholesterol diet (HFCD). Intestine‐specific NSD2 knockout attenuated the progression of intestinal barrier impairment and NASH, whereas NSD2 overexpression exacerbated this progression. Mechanistically, NSD2 directly regulates the transcriptional activation of Ern1 by demethylating histone H3 at lysine 36 (H3K36me2), thus activating the ERN1–JNK axis to intensify intestinal barrier impairment and subsequently foster NASH progression. These findings elucidate the crucial role of NSD2‐mediated H3K36me2 in intestinal barrier impairment, suggesting that targeting intestinal NSD2 can represent a novel therapeutic approach for NASH.

Abstract Purpose To analyze the ultrasound characteristics, clinical management, and pregnancy outcomes of heterotopic intramural pregnancies (HIMPs) after embryo transfer. Methods This was a retrospective observational study of women who were diagnosed with HIMPs. The ultrasound characteristics, clinical treatment, and pregnancy outcomes of patients with HIMPs were evaluated. Results Eight women with HIMPs were included. Among them, 6 patients were diagnosed by transvaginal sonography, and 2 patients were misdiagnosed with heterotopic interstitial pregnancy. The diagnostic accuracy was 75% (6/8). Five patients with HIMPs were diagnosed at the time of the initial scan (5+6–6+3 weeks). An intramural gestational sac was observed in all 6 patients, and an embryo with cardiac activity was detected in one patient on the follow-up scans. Intrauterine pregnancies (IUPs) were revealed in all 6 patients, and embryo(s) with cardiac activity were observed in 5 patients at the time of the initial diagnosis or later. The patients receiving expectant treatment all presented with bagel signs, while patients with embryos with cardiac activity all underwent surgery. Among the 6 diagnosed women, 1 patient was initially treated medically, 4 were treated expectantly, and 1 was treated surgically. Among the 6 diagnosed patients, the IUPs of 5 patients resulted in live infants. Conclusion Single ET should be recommended to decrease the possibility of HIMP. An accurate diagnosis of HIMP was reached in most cases by detailed ultrasound early in the first trimester. Most IUPs of HIMPs seem to have good outcomes with timely and proper management. Expectant management might be a possible choice for nonviable intramural pregnancies.

For a proportion of individuals judged clinically to have a recessive Mendelian disease, only one pathogenic variant can be found from clinical whole exome sequencing (WES), posing a challenge to genetic diagnosis and genetic counseling. Here we describe a case study, where WES identified only one pathogenic variant for an individual suspected to have glycogen storage disease type Ia (GSD-Ia), which is an autosomal recessive disease caused by bi-allelic mutations in the G6PC gene. Through Nanopore long-read whole-genome sequencing, we identified a 7kb deletion covering two exons on the other allele, suggesting that complex structural variants (SVs) may explain a fraction of cases when the second pathogenic allele is missing from WES on recessive diseases. Both breakpoints of the deletion are within Alu elements, and we designed Sanger sequencing and quantitative PCR assays based on the breakpoints for preimplantation genetic diagnosis (PGD) for the family planning on another child. Four embryos were obtained after in vitro fertilization (IVF), and an embryo without deletion in G6PC was transplanted after PGD and was confirmed by prenatal diagnosis, postnatal diagnosis, and subsequent lack of disease symptoms after birth. In summary, we present one of the first examples of using long-read sequencing to identify causal yet complex SVs in exome-negative patients, which subsequently enabled successful personalized PGD.

Background: Several animal and human studies have demonstrated that sex affects kinetics and metabolism during early embryo development. However, the mechanism governing these differences at the molecular level is unknown, warranting a systematic profiling of gene expression in males and females during embryogenesis. Findings: We performed comprehensive analyses of gene expression comparing male and female embryos using available single-cell RNA-sequencing data of 1607 individual cells from 99 human preimplantation embryos, covering development stages from 4-cell to late blastocyst (E2 to E7). Consistent chromosome-wide transcription of autosomes was observed, while sex chromosomes showed significant differences after embryonic genome activation (EGA). Differentially expressed genes (DE genes) in male and female embryos mainly involved in the cell cycle, protein translation and metabolism. The Y chromosome was initially activated by pioneer genes, RPS4Y1 and DDX3Y, while the two X chromosomes in female were widely activated after EGA. Expression of X-linked genes in female significantly declined at the late blastocyst stage, especially in trophectoderm cells, revealing a rapid process of dosage compensation. Conclusions: We observed imbalanced expression from sex chromosomes in male and female embryos during EGA, with dosage compensation occurring first in female trophectoderm cells. Studying the effect of sex differences during human embryogenesis, as well as understanding the mechanism of X chromosome inactivation and its correlation with early miscarriage, will provide a basis for advancing assisted reproductive technology (ART) and thereby improve the treatment of infertility and possibly enhance reproductive health. Key words: single-cell RNA-seq, embryogenesis, sex differences, dosage compensation

Summary Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a devastating condition with very limited treatment options. It is a heterogeneous disease with complex genetics and unclear etiology, making the discovery of disease-modifying interventions very challenging. To discover novel mechanisms underlying ALS, we leverage a unique platform that combines isogenic, induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived models of disease-causing mutations with rich phenotyping via high-content imaging and deep learning models. We introduced eight mutations that cause familial ALS (fALS) into multiple donor iPSC lines, and differentiated them into motor neurons to create multiple isogenic pairs of healthy (wild-type) and sick (mutant) motor neurons. We collected extensive high-content imaging data and used machine learning (ML) to process the images, segment the cells, and learn phenotypes. Self-supervised ML was used to create a concise embedding that captured significant, ALS-relevant biological information in these images. We demonstrate that ML models trained on core cell morphology alone can accurately predict TDP-43 mislocalization, a known phenotypic feature related to ALS. In addition, we were able to impute RNA expression from these image embeddings, in a way that elucidates molecular differences between mutants and wild-type cells. Finally, predictors leveraging these embeddings are able to distinguish between mutant and wild-type both within and across donors, defining cellular, ML-derived disease models for diverse fALS mutations. These disease models are the foundation for a novel screening approach to discover disease-modifying targets for familial ALS.