Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) has become a major cause of chronic liver disease. The Chinese herbal medicine (CHM) Dachaihu decoction (DCHD) has been proved to treat NAFLD with good efficacy in previous studies. Based on the TCM principle of formula formation, we divided DCHD into soothing liver part, invigorating spleen part, and dredging intestine part. Marshall officially proposed the concept of "intestinal-hepatic axis", which systematically explains the interactions between the intestine and liver. We hypothesized that the effect of CHM on NAFLD is achieved by regulating the liver and intestine. Thus, we aimed to investigate the possible effect of a CHM formula on NAFLD in a rat model.To investigate the effects of a CHM formula (a decoction of Chinese thorowax root, scutellaria root, and white peony root) on NAFLD and its regulatory effect on the "intestinal-liver" axis.Sixty rats were randomly divided into control, model, pioglitazone hydrochloride (PH), and CHM (a decoction of Chinese thorowax root, scutellaria root, and white peony root) groups. An NAFLD rat model was established using a high-fat high-fructose diet for 16 wk. From the 13th week, rats were administered with PH or a decoction of Chinese thorowax, scutellaria, and white peony root (CHM group) for 4 wk. Rats in the control group and model group were administered with an equal volume of distilled water. At the end of the study, blood was collected via the abdominal aorta. Liver tissues were harvested and any morphological changes were observed by hematoxylin-eosin (HE) staining, Oil red O staining, and Masson staining. In addition, blood lipids, liver function markers, and triglyceride (TG) in liver tissues were analyzed. The levels of transforming growth factor-β1 (TGF-β1), tumor necrosis factor-α (TNF-α), Toll-like receptor-4 (TLR4), and nuclear factor-kappa B (NF-кB) in liver tissues and secreted immunoglobulin A (sIgA) in intestinal tissues were analyzed by ELISA, and protein and mRNA expression of occludin and zonula occludens-1 (ZO-1) in the intestine were measured using Western blot and reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction, respectively. The endotoxin level in plasma was detected by endpoint chromogenic assay.Compared to the normal control group, the liver coefficient, serum TG, total cholesterol (TC), low density lipoprotein (LDL), aspartate aminotransferase (AST), and alanine aminotransferase (ALT), blood glucose, plasma endotoxin, and the levels of TG, TNF-α, TGF-β, NF-kB, and TLR4 in liver tissues increased significantly in the model group, while serum high density lipoprotein (HDL), intestinal sIgA, and protein and mRNA expression of occludin and ZO-1 decreased significantly in the model group (P < 0.01). PH and CHM attenuated the elevated liver coefficient, serum TG, TC, LDL, AST, and ALT, blood glucose, plasma endotoxin, and the levels of TG, TNF-α, TGF-β, NF-kB, and TLR4 in liver tissues and increased serum HDL levels compared to the model group (P < 0.01). Intestinal sIgA and the protein and mRNA expression of intestinal occludin and ZO-1 were significantly increased in the PH group compared to the model and CHM groups (P < 0.01).The decoction of Chinese thorowax root, scutellaria root, and white peony root is beneficial in regulating lipid metabolism and liver function, which indicates that it has a good effect on the liver. To a certain extent, this CHM formula can affect both the liver and intestine, while its effect on the liver is superior to that on the intestine.

Tobacco smoking is estimated to account for more than 1 million annual deaths in China, and the epidemic continues to increase in men. Large nationwide prospective studies linked to different health records can help to periodically assess disease burden attributed to smoking. We aimed to examine associations of smoking with incidence of and mortality from an extensive range of diseases in China.We analysed data from the prospective China Kadoorie Biobank, which recruited 512 726 adults aged 30-79 years, of whom 210 201 were men and 302 525 were women. Participants who had no major disabilities were identified through local residential records in 100-150 administrative units, which were randomly selected by use of multistage cluster sampling, from each of the ten diverse study areas of China. They were invited and recruited between June 25, 2004, and July 15, 2008. Upon study entry, trained health workers administered a questionnaire assessing detailed smoking behaviours and other key characteristics (eg, sociodemographics, lifestyle, and medical history). Participants were followed up via electronic record linkages to death and disease registries and health insurance databases, from baseline to Jan 1, 2018. During a median 11-year follow-up (IQR 10-12), 285 542 (55·7%) participants were ever hospitalised, 48 869 (9·5%) died, and 5252 (1·0%) were lost to follow-up during the age-at-risk of 35-84 years. Cox regression yielded hazard ratios (HRs) associating smoking with disease incidence and mortality, adjusting for multiple testing.At baseline, 74·3% of men and 3·2% of women (overall 32·4%) ever smoked regularly. During follow-up, 1 137 603 International Classification of Diseases, 10th revision (ICD-10)-coded incident events occurred, involving 476 distinct conditions and 85 causes of death, each with at least 100 cases. Compared with never-regular smokers, ever-regular smokers had significantly higher risks for nine of 18 ICD-10 chapters examined at age-at-risk of 35-84 years. For individual conditions, smokers had significantly higher risks of 56 diseases (50 for men and 24 for women) and 22 causes of death (17 for men and nine for women). Among men, ever-regular smokers had an HR of 1·09 (95% CI 1·08-1·11) for any disease incidence when compared with never-regular smokers, and significantly more episodes and longer duration of hospitalisation, particularly those due to cancer and respiratory diseases. For overall mortality, the HRs were greater in men from urban areas than in men from rural areas (1·50 [1·42-1·58] vs 1·25 [1·20-1·30]). Among men from urban areas who began smoking at younger than 18 years, the HRs were 2·06 (1·89-2·24) for overall mortality and 1·32 (1·27-1·37) for any disease incidence. In this population, 19·6% of male (24·3% of men residing in urban settings and 16·2% of men residing in rural settings) and 2·8% of female deaths were attributed to ever-regular smoking.Among Chinese adults, smoking was associated with higher risks of morbidity and mortality from a wide range of diseases. Among men, the future smoking-attributed disease burden will increase further, highlighting a pressing need for reducing consumption through widespread cessation and uptake prevention.British Heart Foundation, Cancer Research UK, Chinese Ministry of Science and Technology, Kadoorie Charitable Foundation, UK Medical Research Council, National Natural Science Foundation of China, Wellcome Trust.

Previous studies of primarily Western populations have reported contrasting associations of dairy consumption with certain cancers, including a positive association with prostate cancer and inverse associations with colorectal and premenopausal breast cancers. However, there are limited data from China where cancer rates and levels of dairy consumption differ importantly from those in Western populations.The prospective China Kadoorie Biobank study recruited ~0.5 million adults from ten diverse (five urban, five rural) areas across China during 2004-2008. Consumption frequency of major food groups, including dairy products, was collected at baseline and subsequent resurveys, using a validated interviewer-administered laptop-based food frequency questionnaire. To quantify the linear association of dairy intake and cancer risk and to account for regression dilution bias, the mean usual consumption amount for each baseline group was estimated via combining the consumption level at both baseline and the second resurvey. During a mean follow-up of 10.8 (SD 2.0) years, 29,277 incident cancer cases were recorded among the 510,146 participants who were free of cancer at baseline. Cox regression analyses for incident cancers associated with usual dairy intake were stratified by age-at-risk, sex and region and adjusted for cancer family history, education, income, alcohol intake, smoking, physical activity, soy and fresh fruit intake, and body mass index.Overall, 20.4% of participants reported consuming dairy products (mainly milk) regularly (i.e. ≥1 day/week), with the estimated mean consumption of 80.8 g/day among regular consumers and of 37.9 g/day among all participants. There were significant positive associations of dairy consumption with risks of total and certain site-specific cancers, with adjusted HRs per 50 g/day usual consumption being 1.07 (95% CI 1.04-1.10), 1.12 (1.02-1.22), 1.19 (1.01-1.41) and 1.17 (1.07-1.29) for total cancer, liver cancer (n = 3191), female breast cancer (n = 2582) and lymphoma (n=915), respectively. However, the association with lymphoma was not statistically significant after correcting for multiple testing. No significant associations were observed for colorectal cancer (n = 3350, 1.08 [1.00-1.17]) or other site-specific cancers.Among Chinese adults who had relatively lower dairy consumption than Western populations, higher dairy intake was associated with higher risks of liver cancer, female breast cancer and, possibly, lymphoma.

Abstract The outbreak of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has developed into an unprecedented global pandemic. Nucleoside analogues, such as Remdesivir and Favipiravir, can serve as the first-line broad-spectrum antiviral drugs against the newly emerging viral diseases. Recent clinical trials of these two drugs for SARS-CoV-2 treatment revealed antiviral efficacies as well as side effects with different extents 1–4 . As a pyrazine derivative, Favipiravir could be incorporated into the viral RNA products by mimicking both adenine and guanine nucleotides, which may further lead to mutations in progeny RNA copies due to the non-conserved base-pairing capacity 5 . Here, we determined the cryo-EM structure of Favipiravir bound to the replicating polymerase complex of SARS-CoV-2 in the pre-catalytic state. This structure provides a missing snapshot for visualizing the catalysis dynamics of coronavirus polymerase, and reveals an unexpected base-pairing pattern between Favipiravir and pyrimidine residues which may explain its capacity for mimicking both adenine and guanine nucleotides. These findings shed lights on the mechanism of coronavirus polymerase catalysis and provide a rational basis for developing antiviral drugs to combat the SARS-CoV-2 pandemic.

Abstract Richter’s Transformation (RT) is a poorly understood and fatal progression of chronic lymphocytic leukemia (CLL) manifesting histologically as diffuse large B-cell lymphoma. Protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) is implicated in lymphomagenesis, but its role in CLL or RT progression is unknown. We demonstrate herein that tumors uniformly overexpress PRMT5 in patients with progression to RT. Furthermore, mice with B-specific overexpression of hPRMT5 develop a B-lymphoid expansion with increased risk of death, and Eµ-PRMT5/TCL1 double transgenic mice develop a highly aggressive disease with transformation that histologically resembles RT; where large-scale transcriptional profiling identifies oncogenic pathways mediating PRMT5-driven disease progression. Lastly, we report the development of a SAM-competitive PRMT5 inhibitor, PRT382, with exclusive selectivity and optimal in vitro and in vivo activity compared to available PRMT5 inhibitors. Taken together, the discovery that PRMT5 drives oncogenic pathways promoting RT provides a compelling rationale for clinical investigation of PRMT5 inhibitors such as PRT382 in aggressive CLL/RT cases.

ABSTRACT Efforts to model the human gut microbiome in mice have led to important insights into the mechanisms of host-microbe interactions. However, the model communities studied to date have been defined or complex but not both, limiting their utility. In accompanying work, we constructed a complex synthetic community (104 strains, hCom1) containing the most common taxa in the human gut microbiome. Here, we used an iterative experimental process to improve hCom1 by filling open metabolic and/or anatomical niches. When we colonized germ-free mice with hCom1 and then challenged it with a human fecal sample, the consortium exhibited surprising stability; 89% of the cells and 58% of the taxa derive from the original community, and the pre- and post-challenge communities share a similar overall structure. We used these data to construct a second version of the community, adding 22 strains that engrafted following fecal challenge and omitting 7 that dropped out (119 strains, hCom2). In gnotobiotic mice, hCom2 exhibited increased stability to fecal challenge and robust colonization resistance against pathogenic Escherichia coli . Mice colonized by hCom2 versus human feces are similar in terms of microbiota-derived metabolites, immune cell profile, and bacterial density in the gut, suggesting that this consortium is a prototype of a model system for the human gut microbiome.

Abstract Efficacious interventions are urgently needed for the treatment of COVID-19. Here, we report a monoclonal antibody (mAb), MW05, showing high SARS-CoV-2 neutralizing activity by disrupting the interaction of receptor binding domain (RBD) with angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Crosslinking of Fc with FcγRIIB mediates antibody-dependent enhancement (ADE) activity by MW05. This activity was eliminated by introducing the LALA mutation to the Fc region (MW05/LALA). Most importantly, potent prophylactic and therapeutic effects against SARS-CoV-2 were observed in rhesus monkeys. A single dose of MW05/LALA completely blocked the infection of SARS-CoV-2 in a study of its prophylactic effect and totally cleared SARS-CoV-2 in three days in a treatment setting. These results pave the way for the development of MW05/LALA as an effective strategy for combating COVID-19.

Abstract Many genome variants shaping mammalian phenotype are hypothesized to regulate gene transcription and/or to be under selection. However, most of the evidence to support this hypothesis comes from human studies. Systematic evidence for regulatory and evolutionary signals contributing to complex traits in a different mammalian model is needed. Sequence variants associated with gene expression (eQTLs) and concentration of metabolites (mQTLs), and under histone modification marks in several tissues were discovered from multi-omics data of over 400 cattle. Variants under selection and evolutionary constraint were identified using genome databases of multiple species. These analyses defined 30 sets of variants and for each set we estimated the genetic variance the set explained across 34 complex traits in 11,923 bulls and 32,347 cows with 17,669,372 imputed variants. The per-variant trait heritability of these sets across traits was highly consistent ( r >0.94) between bulls and cows. Based on the per-variant heritability, conserved sites across 100 vertebrate species and mQTLs ranked the highest, followed by eQTLs, young variants, those under histone modification marks and selection signatures. From these results, we defined a F unctional- A nd- E volutionary T rait H eritability (FAETH) score indicating the functionality and predicted heritability of each variant. In 7,551 Danish cattle, the high FAETH-ranking variants had significantly increased genetic variances and genomic prediction accuracies in 3 production traits compared to the low FAETH-ranking variants. The FAETH framework combines the information of gene regulation, evolution and trait heritability to rank variants and the publicly available FAETH data provides a set of biological priors for cattle genomic selection worldwide.