Abstract Motivation Blood-based profiling of tumor DNA (“liquid biopsy”) has offered great prospects for non-invasive early cancer diagnosis, treatment monitoring, and clinical guidance, but require further advances in computational methods to become a robust quantitative assay of tumor clonal evolution. We propose new methods to better characterize tumor clonal dynamics from circulating tumor DNA (ctDNA), through application to two specific questions: 1) How to apply longitudinal ctDNA data to refine phylogeny models of clonal evolution, and 2) how to quantify changes in clonal frequencies that may be indicative of treatment response or tumor progression. We pose these questions through a probabilistic framework for optimally identifying maximum likelihood markers and applying them to characterizing clonal evolution. Results We first estimate a distribution over plausible clonal lineage models, using bootstrap samples over pre-treatment tissue-based sequence data. We then refine these lineage models and the clonal frequencies they imply over successive longitudinal samples. We use the resulting framework for modeling and refining tree distributions to pose a set of optimization problems to select ctDNA markers to maximize measures of utility capturing ability to solve the two questions of reducing uncertain in phylogeny models or quantifying clonal frequencies given the models. We tested our methods on synthetic data and showed them to be effective at refining distributions of tree models and clonal frequencies so as to minimize measures of tree distance relative to the ground truth. Application of the tree refinement methods to real tumor data further demonstrated their effectiveness in refining a clonal lineage model and assessing its clonal frequencies. The work shows the power of computational methods to improve marker selection, clonal lineage reconstruction, and clonal dynamics profiling for more precise and quantitative assays of tumor progression. Availability https://github.com/CMUSchwartzLab/Mase-phi.git . Contact russells@andrew.cmu.edu

Abstract Purpose Empty follicle syndrome (EFS) is a condition in which no oocyte is retrieved from mature follicles after proper ovarian stimulation in an in vitro fertilization (IVF) procedure. Genetic evidence accumulates for the etiology of recurrent EFS even with improved medical treatment which had avoided the pharmacological or iatrogenic problems. Here, this study investigated the genetic cause of recurrent EFS in a family with two infertile sisters. Methods In this work, we present two infertile sisters in a family with recurrent EFS after three cycles of standard ovarian stimulation with hCG and/or GnRHa therapy. We performed whole-exome sequencing and targeted sequencing in the core members of this family, and further bioinformatics analysis to identify pathogenesis of gene. Results We identified compound heterozygous variants, c.161_165del (p.54fs) and c.1166_1173del (p.389fs), on zona pellucida glycoprotein 1 (ZP1) gene, which were shared with two infertile sisters. Cosegregation tests on the affected and unaffected members of this family confirmed that the allelic mutants were transmitted from either parent. Conclusions This EFS phenotype was distinct from the previously reported disruption of zona pellucida due to homozygous ZP1 defects. We thus propose that the specific mutations in ZP1 gene may render a causality for the recurrent EFS.

Respiratory syncytial virus (RSV) is a major cause of paediatric respiratory disease. Large numbers of neutrophils are recruited into the airways of children with severe RSV disease. It is not clear whether or how neutrophils enhance recovery from disease or contribute to its pathology. Using an in vitro model of the differentiated airway epithelium, we found that addition of physiological concentrations of neutrophils to RSV infected nasal cultures was associated with greater epithelial damage with lower ciliary activity, cilia loss, less tight junction expression (ZO-1) and more detachment of epithelial cells than seen with RSV infection alone. This was also associated with a decrease in infectious virus and fewer RSV positive cells in cultures after neutrophil exposure compared to pre-exposure. Epithelial damage in response to RSV infection was associated with neutrophil activation (within 1h), and neutrophil degranulation with significantly greater cellular expression of CD11b, MPO and higher neutrophil elastase and myeloperoxidase activity in apical surface medias compared to that from mock-infected AECs. We also recovered more apoptotic neutrophils from RSV infected cultures (>40%), compared to <5% in mock infected cultures after 4h. The results of this study could provide important insights into the role of neutrophils in host response in the airway.

Human respiratory syncytial virus (RSV) is a negative-strand RNA virus that causes severe acute pediatric respiratory tract infections worldwide. The limited effective antiviral options and lack of an effective vaccine against RSV highlight the need for a novel anti-viral therapy. One alternative is to identify and target the host factors required for viral infection. All viruses, including RSV, utilize cellular trafficking machinery to fulfill their life cycle in the infected host cells. Rab proteins mediate specific steps in intracellular membrane trafficking through the recruitment and tethering of fusion factors, and docking with actin- or microtubule-based motor proteins. Using RNA interference to knock down Rab proteins, we document that the micropinocytosis-associated Rab5a is required for RSV infection. RSV infection itself induces activation of Rab5a, and inhibition of this activation reduces RSV infection, but the mechanism for this effect remains unknown. Interferon (IFN) signaling plays an important role in innate immunity, and recent studies have identified IFN-λ (lambda), a type III IFN, as the most important IFN for antiviral immune in response to RSV infection of mucosal epithelium. However, how the RSV-induced Rab5a suppresses airway epithelial antiviral immunity has not been unraveled. Here, we show that activated Rab5a inhibits IRF1-induced IFN-λ production and IFN-λ-mediated signal transduction via JAK-STAT1, thereby increasing viral replication. Rab5a knockdown by siRNA resulted in stimulation of IRF1, IFN-λ and JAK-STAT1 expression, and suppressed viral growth. Our results highlight new role for Rab5a in RSV infection, such that its depletion inhibits RSV infection by stimulating the endogenous respiratory epithelial antiviral immunity, which suggests that Rab5a is a potential target for novel therapeutics against RSV infection.