The embryonic programme ‘epithelial–mesenchymal transition’ (EMT) is thought to promote malignant tumour progression. The transcriptional repressor zinc‐finger E‐box binding homeobox 1 (ZEB1) is a crucial inducer of EMT in various human tumours, and was recently shown to promote invasion and metastasis of tumour cells. Here, we report that ZEB1 directly suppresses transcription of microRNA‐200 family members miR‐141 and miR‐200c, which strongly activate epithelial differentiation in pancreatic, colorectal and breast cancer cells. Notably, the EMT activators transforming growth factor β2 and ZEB1 are the predominant targets downregulated by these microRNAs. These results indicate that ZEB1 triggers an microRNA‐mediated feedforward loop that stabilizes EMT and promotes invasion of cancer cells. Alternatively, depending on the environmental trigger, this loop might switch and induce epithelial differentiation, and thus explain the strong intratumorous heterogeneity observed in many human cancers.

Hyperactivation of the PI3K signaling is common in human cancers, including gliomas, but the precise role of the pathway in glioma biology remains to be determined. Some limited understanding of PI3K signaling in brain cancer come from studies on neural stem/progenitor cells (NSPCs) where signals transmitted via the PI3K pathway cooperate with other intracellular pathways and downstream transcription factors to regulate NSPC proliferation. To investigate the role for the PI3K pathway in glioma initiation and development, we generated a mouse model targeting the inducible expression of a Pik3ca H1047A oncogenic mutation and simultaneous deletion of the PI3K negative regulator, Pten, in NSPCs. We show that the expression of a Pik3ca H1047A was sufficient to initiate tumorigenesis but that simultaneous loss of Pten, was required for the development of invasive, high-grade glioma. Mutant NSPCs exhibited enhanced neurosphere forming capacity which correlated with increased Wnt signaling. We also show that loss of CREB in Pik3ca-PTEN tumors led to a longer symptom-free survival in mice. Taken together, our findings present a novel mouse model for high-grade glioma with which we demonstrate that the PI3K pathway is important for initiation of tumorigenesis and that disruption of downstream CREB signaling attenuates tumor expansion.

Abstract The liver is a prime target for in vivo gene therapies using recombinant adeno-associated viral vectors (rAAV). Multiple clinical trials have been undertaken for this target in the past 15 years, however we are still to see market approval of the first liver-targeted AAV-based gene therapy. Inefficient expression of the therapeutic transgene, vector-induced liver toxicity and capsid, and/or transgene-mediated immune responses reported at high vector doses are the main challenges to date. One of the contributing factors to the insufficient clinical outcomes, despite highly encouraging preclinical data, is the lack of robust, biologically- and clinically-predictive preclinical models. To this end, this study reports findings of a functional evaluation of six AAV vectors in twelve preclinical models of the human liver, with the aim to uncover which model is the most relevant for the selection of AAV capsid variant for safe and efficient transgene delivery to primary human hepatocytes. The results, generated by studies in models ranging from immortalized cells, iPSC-derived and primary hepatocytes, and primary human hepatic organoids to in vivo models, increased our understanding of the strengths and weaknesses of each system. This should allow the development of novel gene therapies targeting the human liver.

Abstract Background & Aims Current HBV in vitro model systems suffer from many physiological limitations that restrict understanding of complex viral-host interactions and thus prohibit prediction of disease in vivo . We developed and assessed adult stem cell (AdSC) derived liver organoids as a novel model system for characterisation of the HBV lifecycle, the cellular response to infection and demonstrate their utility in assessing antiviral and immunomodulator response. This model system has the potential to be used in predicting individual HBV responses to antivirals and viral reactivation in the setting of immunosuppressive agents. Methods Ductal stem cells were isolated from healthy tissue acquired from liver resections or biopsy (n=12). Wnt3a & RSPO-1 containing medium was used to stimulate ductal stem cell expansion into organoids which were subsequently differentiated into hepatocyte-like cells. Mature hepatocyte metabolic markers (albumin, CYP3A4) and HBV entry receptor (Na-taurocholate co-transporting polypeptide, NTCP) expression were evaluated throughout differentiation using qRT-PCR and confocal microscopy. We assessed the organoids culture conditions required for HBV infection and HBV life cycle using HepAD38 (genotype D) and plasma derived HBV (genotype B & C). HBV infection was confirmed using immunofluorescence staining (HBcAg), qRT-PCR (RNA, cccDNA, extracellular DNA) and ELISA (HBsAg and HBeAg). We also assessed drug responsiveness using antivirals and an immunosuppressive agent, and cellular responses (interferon-stimulated genes) using interferon-α and viral mimic (PolyI:C). Results Following differentiation, organoids underwent structural remodelling and changes in cellular polarity, accompanied with an increase in albumin, CYP3A4 and NTCP mRNA expression. Optimal HBV infection was achieved in well-differentiated organoids using spinoculation of at least 200 copies/cell of AD38 derived HBV. Infected organoids demonstrate time and donor dependent increase in HBV RNA, cccDNA, extracellular DNA, HBe and HBsAg consistent with viral replication and antigen secretion. Using these markers we assessed drug-responsiveness to the HBV entry inhibitor, Myrcludex B and the JAK inhibitor, Baricitinib. Despite having a very robust interferon stimulated gene response to interferon-α and PolyI:C stimulation, HBV infection in liver organoids did not reveal innate immune activation. Conclusions AdSC derived liver organoids support the full life cycle of HBV with significant donor dependent variation in viral replication and cellular responses. These features can be utilised for development of personalised drug testing platform for antivirals. Lay Summary Human liver organoid culture provides a personalised assessment of HBV infection, replication and responsiveness to antiviral therapy. This model system has a robust innate immune response and could be used to assess novel immune-modulating curative therapy.

Abstract Trabid/ZRANB1 missense mutations have been identified in children diagnosed with a range of congenital disorders including reduced brain size, but how Trabid regulates neurodevelopment is not understood. We have characterised these patient mutations in cells and mice to identify a key role for Trabid in the regulation of neurite growth. One of the patient mutations flanked the catalytic cysteine of Trabid and its deubiquitylating (DUB) activity was abrogated. The second variant retained DUB activity, but failed to bind STRIPAK, a large multiprotein assembly implicated in cytoskeleton organisation and neural development. Trabid/ZRANB1 knock-in mice harbouring either of these patient mutations exhibited reduced neuronal and glial cell densities in the brain and a motor deficit consistent with fewer dopaminergic neurons and projections. Mechanistically, both DUB-impaired and STRIPAK-binding-deficient Trabid variants impeded the trafficking of adenomatous polyposis coli (APC) to microtubule plus-ends. Consequently, the formation of neuronal growth cones and the trajectory of neurite outgrowth from mutant midbrain progenitors were severely compromised. We propose that STRIPAK recruits Trabid to deubiquitylate APC, and that in cells with mutant Trabid, APC becomes hyperubiquitylated and mislocalised causing impaired organisation of the cytoskeleton that underlie the neuronal and developmental phenotypes.

Summary Assessing the impact of SARS-CoV-2 variants on the host is crucial with continuous emergence of new variants. We employed single-cell sequencing to investigate host transcriptomic response to ancestral and Alpha-strain SARS-CoV-2 infections within air-liquid-interface human nasal epithelial cells from adults and adolescents. Strong innate immune responses were observed across lowly-infected and bystander cell-types, and heightened in Alpha-infection. Contrastingly, the innate immune response of highly-infected cells was like mock-control cells. Alpha highly-infected cells showed increased expression of protein refolding genes compared with ancestral-strain-infected adolescent cells. Oxidative phosphorylation- and translation-related genes were down-regulated in bystander cells versus infected and mock-control cells, suggesting that the down-regulation is protective and up-regulation supports viral activity. Infected adult cells revealed up-regulation of these pathways compared with infected adolescents, implying enhanced pro-viral states in infected adults. Overall, this highlights the complexity of cell-type-, age- and viral-strain-dependent host epithelial responses to SARS-CoV-2 and the value of air-liquid-interface cultures.

Abstract Background and Aims Parkinson’s disease (PD) is an age-related neurodegenerative disorder characterised by classical motor symptoms due to a loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. The type-I interferons (IFNs) are elevated in the aging brain and we have implicated them in the neuroinflammatory response in PD. With increasing evidence of gastrointestinal (GI) dysfunction in PD patients, this study explored the contribution of the type-I IFNs to the transmission of pathology from the brain to the gut in PD. Methods Young (10-12 weeks) and aged (40-50 weeks) wildtype and IFNAR1 −/− mice received an intrastriatal injection of human alpha-synuclein (α-Syn) pre-formed fibrils (PFF) (8ug) with gut tissue analysed 6-months post-injection (p.i). A mouse intestinal organoid culture model was established to further characterise the α-Syn induced inflammatory response in the gut. Results An intrastriatal injection of human α-Syn PFFs was shown to initiate a type-I IFN-dependent neuroinflammatory response in the GI tract of wildtype mice at 6-months p.i. This response was attributed to an elevation in type-I IFN signalling in aged mice that was absent in the IFNAR1 −/− mice. Mouse intestinal organoid cultures confirmed α-Syn was taken up by the enteroendocrine cells (EECs) to induce a type-I IFN mediated pro-inflammatory response that was attenuated in IFNAR1 −/− cultures. Conclusion This study has confirmed the type-I IFNs modulate the α-Syn PFF induced inflammatory response within the gut potentiating pathology progression along the gut-brain axis. Early intervention of this type-I IFN response may be a potential therapeutic target to limit the progression of PD.

Abstract The novel coronavirus disease (COVID-19) and any future coronavirus outbreaks will require more affordable, effective and safe treatment options to complement current ones such as Paxlovid . Drug repurposing can be a promising approach if we are able to find a rapid, robust and reliable way to down-select and screen candidates using in silico and in vitro approaches. With repurposed drugs, ex vivo models could offer a rigorous route to human clinical trials with less time invested into nonclinical animal ( in vivo ) studies. We have previously shown the value of commercially available ex vivo/3D airway and alveolar tissue models, and this paper takes this further by developing and validating human nasal epithelial model and embryonic stem cells derived cardiomyocyte model. Five shortlisted candidates (fluvoxamine, everolimus, pyrimethamine, aprepitant and sirolimus) were successfully compared with three control drugs (remdesivir, molnupiravir, nirmatrelvir) when tested against key variants of the SARS-CoV-2 virus including Delta and Omicron, and we were able to reconfirm our earlier finding that fluvoxamine can induce antiviral efficacy in combination with other drugs. Scalability of this high-throughput screening approach has been demonstrated using a liquid handling robotic platform for future ‘Disease-X’ outbreaks.