Abstract We present Single-cell TOtal RNA Miniaturized sequencing (STORM-seq), a full-length single-cell ribo-reduced RNA sequencing protocol, optimized to profile thousands of cells per run. Using off-the-shelf reagents and random hexamer priming, STORM-seq recovers comprehensive RNA profiles from single cells with library complexity approaching that of bulk RNA-seq. Importantly, STORM-seq does not require specialized equipment and can be performed using standard lab equipment. STORM-seq identifies thousands of additional coding and non-coding transcripts not detected by existing methods, and recovers clinically relevant structural variants at the single-cell level. We apply STORM-seq to primary human fallopian tube epithelium (FTE), a complex solid tissue key to both human reproductive biology and ovarian carcinogenesis. In differentiation trajectory analyses, the improved resolution from STORM-seq reveals intermediate/transitional cell states, and a putative progenitor cell population. The results support a trajectory from a bipotent progenitor population to ciliated and secretory cell types in normal FTE. These findings are consistent across human subjects, sequencing depths, and platforms. Long intergenic non-coding RNAs (lincRNAs) appear as key driver genes in both ciliated and secretory lineage trajectories, underscoring the importance of both coding and non-coding RNA in this tissue. By capturing essentially complete individual cellular transcriptomes, STORM-seq sheds new light on the transcriptional programs that establish cellular state and fate in complex tissues.

Abstract Uterine fibroids are prevalent benign tumors in women that exhibit considerable heterogeneity in clinical presentation and molecular characteristics, necessitating a deeper understanding of their etiology and pathogenesis. HMGA2 overexpression has been associated with fibroid development, yet its precise role remains elusive. Mutations in fibroids are mutually exclusive and largely clonal, suggesting that tumors originate from a single mutant cell. We explored a possible role for HMGA2 overexpression in differentiated myometrial cells, hypothesizing its potential to induce a stem cell-like or dedifferentiating phenotype and drive fibroid development. Myometrial cells were immortalized and transduced with an HMGA2 lentivirus to produce HMGA2hi cells. In vitro stem cell assays were conducted and RNA from HMGA2hi and control cells and fibroid-free myometrial and HMGA2 fibroid (HMGA2F) tissues were submitted for RNA-sequencing. HMGA2hi cells have enhanced self-renewal capacity, decreased proliferation, and have a greater ability to differentiate into other mesenchymal cell types. HMGA2hi cells exhibit a stem cell-like signature and share transcriptomic similarities with HMGA2F. Moreover, dysregulated extracellular matrix pathways are observed in both HMGA2hi cells and HMGA2F. Our findings suggest that HMGA2 overexpression drives myometrial cells to dedifferentiate into a more plastic phenotype and underscore a pivotal role for HMGA2 in fibroid pathogenesis.

Summary Myometrial stem/progenitor cells (MyoSPCs) have been proposed as the cells of origin for uterine fibroids, which are benign tumors that develop in the myometrium of most reproductive age women, but the identity of the MyoSPC has not been well established. We previously identified SUSD2 as a possible MyoSPC marker, but the relatively poor enrichment in stem cell characteristics of SUSD2+ over SUSD2- cells compelled us to find better discerning markers for more rigorous downstream analyses. We combined bulk RNA-seq of SUSD2+/- cells with single cell RNA-seq to identify markers capable of further enriching for MyoSPCs. We observed seven distinct cell clusters within the myometrium, with the vascular myocyte cluster most highly enriched for MyoSPC characteristics and markers, including SUSD2. CRIP1 expression was found highly upregulated in both techniques and was used as a marker to sort CRIP1+/PECAM1- cells that were both enriched for colony forming potential and able to differentiate into mesenchymal lineages, suggesting that CRIP1+/PECAM1- cells could be used to better study the etiology of uterine fibroids.