Good bacteria help fight cancer Resident gut bacteria can affect patient responses to cancer immunotherapy (see the Perspective by Jobin). Routy et al. show that antibiotic consumption is associated with poor response to immunotherapeutic PD-1 blockade. They profiled samples from patients with lung and kidney cancers and found that nonresponding patients had low levels of the bacterium Akkermansia muciniphila . Oral supplementation of the bacteria to antibiotic-treated mice restored the response to immunotherapy. Matson et al. and Gopalakrishnan et al. studied melanoma patients receiving PD-1 blockade and found a greater abundance of “good” bacteria in the guts of responding patients. Nonresponders had an imbalance in gut flora composition, which correlated with impaired immune cell activity. Thus, maintaining healthy gut flora could help patients combat cancer. Science , this issue p. 91 , p. 104 , p. 97 ; see also p. 32

With a focus on empirical evaluation and practical application, Criminological Theories: Introduction, Evaluation, and Application, Sixth Edition, helps students draw connections between criminological theory and practical applications. In clear, engaging language, authors Ronald L. Akers and Christine S. Sellers explore each principal criminological theory using a three-part analysis * An Introduction presents a succinct exposition of the theory's central concepts, assertions, and hypotheses. * Next, an Evaluation provides a detailed critique of the theory, with an emphasis on empirical validity. * Finally, an Application extends the evaluation to determine each theory's relevance, as well as its potential for controlling and preventing crime and delinquency.

Another benefit of dietary fiber The gut microbiome can modulate the immune system and influence the therapeutic response of cancer patients, yet the mechanisms underlying the effects of microbiota are presently unclear. Spencer et al . add to our understanding of how dietary habits affect microbiota and clinical outcomes to immunotherapy. In an observational study, the researchers found that melanoma patients reporting high fiber (prebiotic) consumption had a better response to checkpoint inhibitor immunotherapy compared with those patients reporting a low-fiber diet. The most marked benefit was observed for those patients reporting a combination of high fiber consumption and no use of over-the-counter probiotic supplements. These findings provide early insights as to how diet-related factors may influence the immune response. —PNK

Abstract The newly emerged and rapidly spreading SARS-CoV-2 causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). To facilitate a deeper understanding of the viral biology we developed a capture sequencing methodology to generate SARS-CoV-2 genomic and transcriptome sequences from infected patients. We utilized an oligonucleotide probe-set representing the full-length genome to obtain both genomic and transcriptome (subgenomic open reading frames [ORFs]) sequences from 45 SARS-CoV-2 clinical samples with varying viral titers. For samples with higher viral loads (cycle threshold value under 33, based on the CDC qPCR assay) complete genomes were generated. Analysis of junction reads revealed regions of differential transcriptional activity and provided evidence of expression of ORF10. Heterogeneous allelic frequencies along the 20kb ORF1ab gene suggested the presence of a defective interfering viral RNA species subpopulation in one sample. The associated workflow is straightforward, and hybridization-based capture offers an effective and scalable approach for sequencing SARS-CoV-2 from patient samples.

ABSTRACT Respiratory syncytial virus (RSV) is a leading cause of pediatric acute respiratory infection worldwide. There are currently no approved vaccines or antivirals to combat RSV disease. A few transformed cell lines and two historic strains have been extensively used to study RSV. Here we report a thorough molecular and cell biological characterization of HEp-2 and A549 cells infected with four strains of RSV representing both major subgroups as well as historic and more contemporaneous genotypes -- [RSV/A/Tracy (GA1), RSV/A/Ontario (ON), RSV/B/18537 (GB1), RSV/B/Buenos Aires (BA)] -- via measurements of viral replication kinetics and viral gene expression, immunofluorescence-based imaging of gross cellular morphology and cell-associated RSV, and measurements of host response including transcriptional changes and levels of secreted cytokines and growth factors. Our findings strongly suggest 1) the existence of a conserved difference in gene expression between RSV subgroups A and B; 2) the A549 cell line is a more stringent and natural host of replicating RSV than the HEp-2 cell line; and 3) consistent with previous studies, determining the full effects of viral genetic variation in RSV pathogenesis requires model systems as tractable as transformed cell lines but better representative of the human host. IMPORTANCE Infection with respiratory syncytial virus (RSV) early in life is essentially guaranteed and can lead to severe disease. In vitro data from two historic RSV/A strains and two cell lines, HEp-2 and A549, constitute most of our knowledge; but RSV contains ample variation from two evolving subgroups (A and B) showing recent convergent evolution. Here we measure viral action and host response in HEp-2 and A549 cells infected with four RSV strains from both subgroups and representing both historic and more contemporaneous strains. We discover a subgroup-dependent difference in viral gene expression and find A549 cells are more potently antiviral and more sensitive, albeit subtly, to viral variation. Our findings reveal important differences between RSV subgroups and two widely used cell lines and provide baseline data for experiments with model systems better representative of natural RSV infection.

Mechanistic investigation of host-microbe interactions in the human gut are hindered by difficulty of co-culturing microbes with intestinal epithelial cells. On one hand the gut bacteria are a mix of facultative, aerotolerant or obligate anaerobes, while the intestinal epithelium requires oxygen for growth and function. Thus, a coculture system that can recreate these contrasting oxygen requirements is critical step towards our understanding microbial-host interactions in the human gut. Here, we demonstrate Intestinal Organoid Physoxic Coculture (IOPC) system, a simple and cost-effective method for coculturing anaerobic intestinal bacteria with human intestinal organoids (HIOs). Using commensal anaerobes with varying degrees of oxygen tolerance, such as nano-aerobe Bacteroides thetaiotaomicron and strict anaerobe Blautia sp., we demonstrate that IOPC can successfully support 24-48 hours HIO-microbe coculture. The IOPC recapitulates the contrasting oxygen conditions across the intestinal epithelium seen in vivo. The IOPC cultured HIOs showed increased barrier integrity, and induced expression of immunomodulatory genes. A transcriptomic analysis suggests that HIOs from different donors show differences in the magnitude of their response to coculture with anaerobic bacteria. Thus, the IOPC system provides a robust coculture setup for investigating host-microbe interactions in complex, patient-derived intestinal tissues, that can facilitate the study of mechanisms underlying the role of the microbiome in health and disease.

Alterations in the gut-microbiome-brain axis are increasingly being recognized to be involved in Alzheimer's disease (AD) pathogenesis. However, the functional consequences of enteric dysbiosis linking gut microbiota and brain pathology in AD progression remain largely undetermined. The present work investigated the causal role of age-associated temporal decline in butyrate-producing bacteria and butyrate in the etiopathogenesis of AD. Longitudinal metagenomics, neuropathological, and memory analyses were performed in the 3×Tg-AD mouse model. Metataxonomic analyses showed a significant temporal decline in the alpha diversity marked by a decrease in butyrate-producing bacterial communities and a concurrent reduction in cecal butyrate production. Inferred metagenomics analysis identified the bacterial acetyl-CoA pathway as the main butyrate synthesis pathway impacted. Concomitantly, there was an age-associated decline in the transcriptionally permissive acetylation of histone 3 at lysines 9 and 14 (H3K9/K14-Ac) in hippocampal neurons. Importantly, these microbiome-gut-brain changes preceded AD-related neuropathology, including oxidative stress, tau hyperphosphorylation, memory deficits, and neuromuscular dysfunction, which manifest by 17–18 months. Initiation of oral administration of tributyrin, a butyrate prodrug, at 6 months of age mitigated the age-related decline in butyrate-producing bacteria, protected the H3K9/K14-Ac status, and attenuated the development of neuropathological and cognitive changes associated with AD pathogenesis. These data causally implicate age-associated decline in butyrate-producing bacteria as a key pathogenic feature of the microbiome-gut-brain axis affecting the onset and progression of AD. Importantly, the regulation of butyrate-producing bacteria and consequent butyrate synthesis could be a significant therapeutic strategy in the prevention and treatment of AD.

ABSTRACT Background Human noroviruses are a leading cause of acute and sporadic gastroenteritis worldwide. The evolution of human noroviruses in immunocompromised persons has been evaluated in many studies. Much less is known about the evolutionary dynamics of human norovirus in healthy adults. Methods We used sequential samples collected from a controlled human infection study with GI.1/Norwalk/US/68 virus to evaluate intra- and inter-host evolution of a human norovirus in healthy adults. Up to 12 samples from day 1 to day 56 post-challenge were sequenced using a norovirus-specific capture probe method. Results Complete genomes were assembled, even in samples that were below the limit of detection of standard RT-qPCR assays, up to 28 days post-challenge. Analysis of 123 complete genomes showed changes in the GI.1 genome in all persons, but there were no conserved changes across all persons. Single nucleotide variants resulting in non-synonymous amino acid changes were observed in all proteins, with the capsid VP1 and nonstructural protein NS3 having the largest numbers of changes. Conclusions These data highlight the potential of a new capture-based sequencing approach to assemble human norovirus genomes with high sensitivity and demonstrate limited conserved immune pressure-driven evolution of GI.1 virus in healthy adults.

Abstract The newly emerged and rapidly spreading SARS-CoV-2 causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). To facilitate a deeper understanding of the viral biology we developed a capture sequencing methodology to generate SARS-CoV-2 genomic and transcriptome sequences from infected patients. We utilized an oligonucleotide probe-set representing the full-length genome to obtain both genomic and transcriptome (subgenomic open reading frames [ORFs]) sequences from 45 SARS-CoV-2 clinical samples with varying viral titers. For samples with higher viral loads (cycle threshold value under 33, based on the CDC qPCR assay) complete genomes were generated. Analysis of junction reads revealed regions of differential transcriptional activity and provided evidence of expression of ORF10. Heterogeneous allelic frequencies along the 20kb ORF1ab gene suggested the presence of a defective interfering viral RNA species subpopulation in one sample. The associated workflow is straightforward, and hybridization-based capture offers an effective and scalable approach for sequencing SARS-CoV-2 from patient samples.

Humans are colonized with commensal bacteria soon after birth, and, while this colonization is affected by lifestyle and other factors, bacterial colonization proceeds through well-studied phases. However, less is known about phage communities in early human development due to small study sizes, inability to leverage large databases, and lack of appropriate bioinformatics tools. In this study, whole genome shotgun sequencing data from the TEDDY study, composed of 12,262 longitudinal samples from 887 children in 4 countries, is reanalyzed to assess phage and bacterial dynamics simultaneously. Reads from these samples were mapped to marker genes from both bacteria and a new database of tens of thousands of phage taxa from human microbiomes. We uncover that each child is colonized by hundreds of different phages during the early years, and phages are more transitory than bacteria. Participants9 samples continually harbor new phage species over time whereas the diversification of bacterial species begins to saturate. Phage data improves the ability for machine learning models to discriminate samples by country. Finally, while phage populations were individual-specific, striking patterns arose from the larger dataset, showing clear trends of ecological succession amongst phages, which correlated well with putative host bacteria. Improved understanding of phage-bacterial relationships may reveal new means by which to shape and modulate the microbiome and its constituents to improve health and reduce disease, particularly in vulnerable populations where antibiotic use and/or other more drastic measures may not be advised.