Abstract The microbiome determines the performance and fitness of the host plant. Nevertheless, the causal interaction between host genetic variation, gene regulation and the impact of the microbiome on the host phenotype remain unknown. Here we generated 1,341 paired root transcriptome, rhizosphere microbiome and root ionome samples and performed a multi-omics analyses of the host-microbe association at the root-soil interface using 175 rapeseeds ( Brassica napus L.) resequenced ecotypes at two field environments. We observed the highest statistically explained variance for root nitrogen uptake among natural ionomic variation by overall transcriptome-wide gene expression and microbial abundance variation. Moreover, we identified significant genome-wide associations for 203 highly heritable amplicon sequence variants (ASVs) at multiple genetic loci regulated by eQTL hotspots associated with nitrogen metabolism components. These associations involved a central bacterial genus ( Sphingopyxis ), which plays a dominant role on gene regulatory effect on its variation regulated by eQTL hotspots. In addition, we performed high-throughput bacterial cultivation from rapeseed roots and subjected Sphingopyxis to whole genome sequencing. Finally, targeted metabolite profiling and confocal imaging assays demonstrated a host-microbiome regulatory effect on Sphingopyxis established by lateral root development and plant nitrogen nutrition. In summary, our integrative approach reveals the genetic basis of host-microbiome trait associations in the transcriptional, nutritional and environmental domains and suggests that the microbiome might have causal effects on root development with implications towards the breeding of nutrient-efficient crops.

Abstract Chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy has encountered limited success in solid tumors. The lack of dependable antigens and the immunosuppressive tumor microenvironment (TME) are major challenges. Within the TME, tumor cells along with immunosuppressive cells employ an immune-evasion mechanism that upregulates programmed death ligand 1 (PD-L1) to deactivate effector T cells; this makes PD-L1 a reliable, universal target for solid tumors. We developed a novel PD-L1 CAR (MC9999) using our humanized anti-PD-L1 monoclonal antibody, designed to simultaneously target tumor and immunosuppressive cells. The antigen-specific antitumor effects of MC9999 CAR T-cells were observed consistently across four solid tumor models: breast cancer, lung cancer, melanoma, and glioblastoma multiforme (GBM). Notably, intravenous administration of MC9999 CAR T-cells eradicated intracranially established LN229 GBM tumors, suggesting penetration of the blood-brain barrier. The proof-of-concept data demonstrate the cytolytic effect of MC9999 CAR T-cells against immunosuppressive cells, including microglia HMC3 cells and M2 macrophages. Furthermore, MC9999 CAR T-cells elicited cytotoxicity against primary tumor-associated macrophages within GBM tumors. The concept of targeting both tumor and immunosuppressive cells with MC9999 was further validated using CAR T-cells derived from cancer patients. These findings establish MC9999 as a foundation for the development of effective CAR T-cell therapies against solid tumors.

Abstract Benzodiazepines, commonly used for anxiolytics, hinder conditioned fear extinction, and the underlying circuit mechanisms are unclear. Utilizing remimazolam, an ultra-short-acting benzodiazepine, we reveal its impact on the thalamic nucleus reuniens (RE) and interconnected hippocamposeptal circuits during fear extinction. Systemic or RE-specific administration of remimazolam impedes fear extinction by reducing RE activation through A type GABA receptors. Remimazolam enhances long-range GABAergic inhibition from lateral septum (LS) to RE, underlying the compromised fear extinction. RE projects to ventral hippocampus (vHPC), which in turn sends projections characterized by feed-forward inhibition to the GABAergic neurons of the LS. This is coupled with long-range GABAergic projections from the LS to RE, collectively constituting an overall positive feedback circuit construct that promotes fear extinction. RE-specific remimazolam negates the facilitation of fear extinction by disrupting this circuit. Thus, remimazolam in RE disrupts fear extinction caused by hippocamposeptal intermediation, offering mechanistic insights for the dilemma of combining anxiolytics with extinction-based exposure therapy.

Granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) is commonly used as adjunct treatment to hasten recovery from neutropenia following chemotherapy and autologous transplantation of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) for malignant disorders. However, the utility of G-CSF administration after ex vivo gene therapy procedures targeting human HSPCs has not been thoroughly evaluated. Here, we provide evidence that post-transplant administration of G-CSF impedes engraftment of CRISPR-Cas9 gene edited human HSPCs in xenograft models. G-CSF acts by exacerbating the p53-mediated DNA damage response triggered by Cas9- mediated DNA double-stranded breaks. Transient p53 inhibition in culture attenuates the negative impact of G-CSF on gene edited HSPC function. In contrast, post-transplant administration of G-CSF does not impair the repopulating properties of unmanipulated human HSPCs or HSPCs genetically engineered by transduction with lentiviral vectors. The potential for post-transplant G-CSF administration to aggravate HSPC toxicity associated with CRISPR-Cas9 gene editing should be considered in the design of ex vivo autologous HSPC gene editing clinical trials.

ABSTRACT Anti-HLA donor specific antibodies have been extensively documented for their critical role in kidney transplant rejection and resulting adverse outcomes. Several approaches have been employed to desensitize these patients; however, none of these explored therapeutic approaches has exhibited enduring clinical benefits. In this study, we explore a novel strategy of utilizing chimeric antigen receptor T cells (CAR T-cells) to target B cells in sensitized kidney transplant recipients. Specifically, we investigate the potential of our innovative MC10029 CAR T-cells, which are designed to recognize the B cell activating factor receptor (BAFF-R). BAFF-R is predominantly expressed on mature B cells and plays a crucial role in their survival, as well as in the promotion of autoreactive B cell. Our data revealed that sensitized patients’ B cells exhibited high levels of BAFF-R expression. We have successfully generated patient-derived MC10029 CAR T-cells from 6 sensitized patients. All these patient-derived MC10029 CAR T-cells consistently exhibited antigen-specific cytotoxicity against autologous B cells, accompanied by the release of cytotoxic granules. We have recently obtained FDA approval of an Investigational New Drug application for MC10029 CAR T-cell therapy in B-cell hematological diseases. This significant milestone paves the way for the pioneering launch of a human clinical trial, marking the first-ever application of CAR T-cell therapy in sensitized patients waiting for life-saving organ transplants.

Artificial intelligence (AI) has been increasingly used to analyze optical coherence tomography (OCT) images to better understand physiology and genetic architecture of ophthalmic diseases. However, to date, research has been limited by the inability to transfer OCT phenotypes from one dataset to another. In this work, we propose a new AI method for phenotyping and clustering of OCT-derived retinal layer thicknesses using unsupervised and self-supervised methods in a large clinical dataset using glaucoma as a model disease and subsequently transfer our phenotypes to a large biobank. The model includes a deep learning model, manifold learning, and a Gaussian mixture model. We also propose a correlation analysis for the performance evaluation of our model based on Pearson correlation coefficients. Our model was able to identify clinically meaningful OCT phenotypes and successfully transfer phenotypes from one dataset to another. Overall, our results will contribute to stronger research methodologies for future research in OCT imaging biomarkers, augment testing of OCT phenotypes in multiple datasets, and ultimately improve our understanding of pathophysiology and genetic architecture of ocular diseases.

Abstract In mammals, the transcription of transposable elements (TEs) is important for maintaining early embryonic development. Here, we systematically analyzed the expression characteristics of TE-derived transcripts in early embryos by constructing a database of TEs and transcriptome data from goats and using it to study the function of endogenous retroviruses (ERVs) in regulating early embryo development. We found that ERV1 made up the highest proportion of TE sequences and exhibited a stage-specific expression pattern during early embryonic development. Among ERV elements, ERV1 had the potential to encode the Gag protein domain to form virus-like particles (VLPs) in early goat embryos. Knockdown of ERV1_1_574 significantly reduced the embryo development rate and the number of trophoblast cells ( P < 0.05). Transcriptome sequencing analysis of morula embryos showed that ERV1_1_574 mainly regulated the expression of genes related to embryo compaction and trophoblast cell differentiation, such as CX43 and CDX2. In summary, we found that ERV1 expression was essential for early embryonic development in goats through regulation of trophoblast cell differentiation.