Abstract Deciphering the cellular composition in genome-wide spatially resolved transcriptomic data is a critical task to clarify the spatial context of cells in a tissue. In this study, we developed a method, CellDART, which estimates the spatial distribution of cells defined by single-cell level data using domain adaptation of neural networks and applied it to the spatial mapping of human lung tissue. The neural network that predicts the cell proportion in a pseudospot, a virtual mixture of cells from single-cell data, is translated to decompose the cell types in each spatial barcoded region. First, CellDART was applied to mouse brain and human dorsolateral prefrontal cortex tissue to identify cell types with a layer-specific spatial distribution. Overall, the suggested approach was competent to the other computational methods in predicting the spatial localization of excitatory neurons. Besides, CellDART was capable of decomposing cellular proportion in mouse hippocampus Slide-seq data. Furthermore, CellDART elucidated the cell type predominance defined by the human lung cell atlas across the lung tissue compartments and it corresponded to the known prevalent cell types. CellDART is expected to help to elucidate the spatial heterogeneity of cells and their close interactions in various tissues.

Abstract Profiling heterogeneous cell types in the tumor microenvironment (TME) is important for cancer immunotherapy. Here, we propose a method and validate in independent samples for mapping cell types in the TME from only hematoxylin and eosin (H&E)-stained tumor tissue images using spatial transcriptomic data of lung adenocarcinoma. We obtained spatial transcriptomic data of lung adenocarcinoma from 22 samples. The cell types of each spot were estimated using cell type inference based on a domain adaptation algorithm with single-cell RNA-sequencing data. They were used to train a convolutional neural network with a corresponding H&E image patch as an input. Consequently, the five predicted cell types estimated from the H&E images were significantly correlated with those derived from the RNA-sequencing data. We validated our model using immunohistochemical staining results with marker proteins from independent lung adenocarcinoma samples. Our resource of spatial transcriptomics of lung adenocarcinoma and proposed method with independent validation can provide an annotation-free and precise profiling method of tumor microenvironment using H&E images.

Few studies have reported the prevalence of inflammatory bowel disease unclassified (IBDU) among Korean pediatric IBD (PIBD) population. To address this gap, we used two tertiary centers and nationwide population-based healthcare administrative data to estimate the prevalence of Korean pediatric IBDU at the time of diagnosis.

Abstract The expression of PD-L1 on tumor cells (TCs) is used as an immunotherapy biomarker in lung cancer, but heterogeneous intratumoral expression is often observed. Using a Digital Spatial Profiling, we performed proteomic and whole-transcriptomic analyses of TCs and immune cells (ICs) in spatially matched areas based on tumor PD-L1 expression and the status of the immune microenvironment. Our findings were validated using immunohistochemistry, The Cancer Genome Atlas, and immunotherapy cohorts. ICs in areas with high PD-L1 expression on TCs showed more features indicative of immunosuppression and exhaustion than ICs in areas with low PD-L1 expression on TCs. TCs highly expressing PD-L1 within immune-inflamed (IF) areas show up-regulation of pro-inflammatory processes, whereas TCs highly expressing PD-L1 within immune-deficient (ID) areas show up-regulation of various metabolic processes. Using differentially expressed genes of TCs between the IF and ID areas, we identified a novel prognostic gene signature for lung cancer. In addition, a high ratio of CD8+ cells to M2 macrophages was found to predict favorable outcomes in patients with PD-L1-expressing lung cancer after immune checkpoint inhibitor therapy. This study demonstrates that TCs and ICs have distinct spatial features within the tumor microenvironment that are related to tumor PD-L1 expression and IC infiltration.

Abstract While cancer-associated fibroblasts (CAFs) are crucial in influencing tumor growth and immune responses in lung cancer, we still lack a comprehensive understanding of their spatial organization associated with tumor progression and clinical outcomes. This gap highlights the need to elucidate how the intricate spatial arrangement of CAFs affects their interactions within the tumor microenvironment, ultimately shaping cancer progression and patient prognosis. Here, we unveil the spatial diversity of CAFs in lung squamous cell carcinoma (LUSC), a prevalent and aggressive lung cancer type, elucidating their impact on tumor progression and patient outcomes using spatial transcriptomics (ST). Image-based ST data from 33 LUSC patients demonstrated a significant association of spatial interactions of tumor epithelium and CAFs with tumor size and metabolic activity measured by [ 18 F]fluorodeoxyglucose PET. Furthermore, the proximity of fibroblasts to tumor epithelial cells was linked to recurrence-free survival in LUSC patients. By characterizing CAFs based on their spatial relationship, we identified distinct molecular signatures related to spatially distinct fibroblast subpopulations. In addition, barcode-based ST data from 8 LUSC patients revealed spatially overlapping fibroblast regions characterized by upregulated glycolysis pathways. Our study underscores the importance of the complex spatial dynamics of the tumor microenvironment revealed by ST and its implications for patient outcomes in LUSC.

Abstract Invariant natural-killer T ( i NKT) cells play pathogenic roles in allergic asthma in murine models and possibly also humans. While many studies show that the development and functions of innate and adaptive immune cells depend on their metabolic state, the evidence for this in i NKT cells is very limited. It is also not clear whether such metabolic regulation of i NKT cells could participate in their pathogenic activities in asthma. Here, we showed that acetyl-coA-carboxylase 1 (ACC1)-mediated de novo fatty-acid synthesis is required for the survival of i NKT cells and their deleterious functions in allergic asthma. ACC1, which is a key fatty-acid synthesis enzyme, was highly expressed by lung i NKT cells from WT mice that were developing asthma. Cd4 -Cre Acc1 fl/fl mice failed to develop OVA-induced and HDM-induced asthma. Moreover, i NKT cell-deficient mice that were reconstituted with ACC1-deficient i NKT cells failed to develop asthma, unlike when WT i NKT cells were transferred. ACC1 deficiency in i NKT cells associated with reduced expression of fatty acid-binding proteins (FABPs) and peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γ, but increased glycolytic capacity that promoted i NKT-cell death. Furthermore, circulating i NKT cells from allergic-asthma patients expressed higher ACC1 and PPARG levels than the corresponding cells from non-allergic-asthma patients and healthy individuals. Thus, de novo fatty-acid synthesis prevents i NKT-cell death via an ACC1-FABP-PPARγ axis, which contributes to their homeostasis and their pathogenic roles in allergic asthma.

Abstract Background Chronic enteropathy associated with SLCO2A1 gene (CEAS) is a unique type of inflammatory bowel disease. CEAS is monogenic disease and is thought to develop from childhood, but studies on pediatric CEAS are scarce. We analyzed characteristics of pediatric CEAS. Methods Eleven patients diagnosed with CEAS at Seoul National University Children’s Hospital were identified and analyzed. Clinical data of patients were collected. Sanger sequencing of SLCO2A1 was performed on all patients. Results Patients were diagnosed at a median age of 16.0 years (IQR 11.0 ~ 20.0), and the median age at symptoms onset was only 4.0 years (IQR 2.5 ~ 6.0). Growth delay was observed at the time of diagnosis. Patients showed multiple ulcers or strictures in the small intestine, while the esophagus and colon were unaffected in any patients. Almost half of the patients underwent small intestine resection. The major laboratory features of pediatric CEAS include iron deficiency anemia (IDA), hypoalbuminemia, and near-normal levels of C-reactive protein (CRP). Two novel mutations of SLCO2A1 were identified. The most prevalent symptoms were abdominal pain and pale face. None of the immunomodulatory drugs showed a significant effect on CEAS. Conclusions Pediatric CEAS typically develop from very young age, suggesting it as one type of monogenic very early onset inflammatory bowel disease. CEAS can cause growth delay in children but there is no effective treatment currently. We recommend screening for SLCO2A1 mutations to pediatric patients with chronic IDA from a young age and small intestine ulcers without elevation of CRP levels.

Mobocertinib, an EGFR exon 20 insertion (Ex20ins)-specific tyrosine kinase inhibitor has been used for treatment of advanced/metastatic EGFR Ex20ins-mutant non-small cell lung cancer (NSCLC). However, resistance mechanisms to EGFR Ex20ins-specific inhibitors and the efficacy of subsequent amivantamab treatment is unknown.