Hedgehog signalling—an essential pathway during embryonic pancreatic development, the misregulation of which has been implicated in several forms of cancer—may also be an important mediator in human pancreatic carcinoma1,2,3,4,5,6,7,8. Here we report that sonic hedgehog, a secreted hedgehog ligand, is abnormally expressed in pancreatic adenocarcinoma and its precursor lesions: pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN). Pancreata of Pdx–Shh mice (in which Shh is misexpressed in the pancreatic endoderm) develop abnormal tubular structures, a phenocopy of human PanIN-1 and -2. Moreover, these PanIN-like lesions also contain mutations in K-ras and overexpress HER-2/neu, which are genetic mutations found early in the progression of human pancreatic cancer. Furthermore, hedgehog signalling remains active in cell lines established from primary and metastatic pancreatic adenocarcinomas. Notably, inhibition of hedgehog signalling by cyclopamine induced apoptosis and blocked proliferation in a subset of the pancreatic cancer cell lines both in vitro and in vivo. These data suggest that this pathway may have an early and critical role in the genesis of this cancer, and that maintenance of hedgehog signalling is important for aberrant proliferation and tumorigenesis.

ABSTRACT Reciprocal inductive signals between the endoderm and mesoderm are critical to vertebrate gut development. Sonic hedgehog encodes a secreted protein known to act as an inductive signal in several regions of the developing embryo. In this report, we provide evidence to support the role of Sonic hedgehog and its target genes Bmp-4 and the Abd-B-related Hox genes in the induction and patterning the chick hindgut. Sonic is expressed in the definitive endoderm at the earliest stage of chick gut formation. Immediately subjacent to Sonic expression in the caudal endoderm is undifferentiated mesoderm, later to become the visceral mesoderm of the hindgut. Genes expressed within this tissue include Bmp-4 (a TGF-β relative implicated in proper growth of visceral mesoderm) and members of the Abd-B class of Hox genes (known regulators of pattern in many aspects of development). Using virally mediated misexpression, we show that Sonic hedgehog is sufficient to induce ectopic expression of Bmp-4 and specific Hoxd genes within the mesoderm. Sonic therefore appears to act as a signal in an epithelial-mesenchymal interaction in the earliest stages of chick hindgut formation. Gut pattern is evidenced later in gut morphogenesis with the presence of anatomic boundaries reflecting phenotypically and physiologically distinct regions. The expression pattern of the Abd-b-like Hox genes remains restricted in the hindgut and these Hox expression domains reflect gut morphologic boundaries. This finding strongly supports a role for these genes in determining the adult gut phenotype. Our results provide the basis for a model to describe molecular controls of early vertebrate hindgut development and patterning. Expression of homologous genes in Drosophila suggest that aspects of gut morphogenesis may be regulated by similar inductive networks in the two organisms.

Abstract Evidence is accumulating that solid tumors contain a rare phenotypically distinct population of cells, termed cancer stem cells (CSC), which give rise to and maintain the bulk of the tumor. These CSC are thought to be resistant to current chemotherapeutic strategies due to their intrinsic stem-like properties and thus may provide the principal driving force behind recurrent tumor growth. Given the high frequency of recurrent metastasis associated with human ovarian cancer, we sought to determine whether primary human ovarian tumors contain populations of cells with enhanced tumor-initiating capacity, a characteristic of CSC. Using an in vivo serial transplantation model, we show that primary uncultured human ovarian tumors can be reliably propagated in NOD/SCID mice, generating heterogeneous tumors that maintain the histological integrity of the parental tumor. The observed frequency of tumor engraftment suggests only certain subpopulations of ovarian tumor cells have the capacity to recapitulate tumor growth. Further profiling of human ovarian tumors for expression of candidate CSC surface markers indicated consistent expression of CD133. To determine whether CD133 expression could define a tumor-initiating cell population in primary human ovarian tumors, fluorescence-activated cell sorting (FACS) methods were employed. Injection of sorted CD133+ and CD133− cell populations into NOD/SCID mice established that tumor-derived CD133+ cells have an increased tumorigenic capacity and are capable of recapitulating the original heterogeneous tumor. Our data indicate that CD133 expression defines a NOD/SCID tumor initiating subpopulation of cells in human ovarian cancer that may be an important target for new chemotherapeutic strategies aimed at eliminating ovarian cancer. Disclosure of potential conflicts of interest is found at the end of this article.

Biological data are lacking with respect to risk of vertical transmission and mechanisms of fetoplacental protection in maternal severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection.To quantify SARS-CoV-2 viral load in maternal and neonatal biofluids, transplacental passage of anti-SARS-CoV-2 antibody, and incidence of fetoplacental infection.This cohort study was conducted among pregnant women presenting for care at 3 tertiary care centers in Boston, Massachusetts. Women with reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) results positive for SARS-CoV-2 were recruited from April 2 to June 13, 2020, and follow-up occurred through July 10, 2020. Contemporaneous participants without SARS-CoV-2 infection were enrolled as a convenience sample from pregnant women with RT-PCR results negative for SARS-CoV-2.SARS-CoV-2 infection in pregnancy, defined by nasopharyngeal swab RT-PCR.The main outcomes were SARS-CoV-2 viral load in maternal plasma or respiratory fluids and umbilical cord plasma, quantification of anti-SARS-CoV-2 antibodies in maternal and cord plasma, and presence of SARS-CoV-2 RNA in the placenta.Among 127 pregnant women enrolled, 64 with RT-PCR results positive for SARS-CoV-2 (mean [SD] age, 31.6 [5.6] years) and 63 with RT-PCR results negative for SARS-CoV-2 (mean [SD] age, 33.9 [5.4] years) provided samples for analysis. Of women with SARS-CoV-2 infection, 23 (36%) were asymptomatic, 22 (34%) had mild disease, 7 (11%) had moderate disease, 10 (16%) had severe disease, and 2 (3%) had critical disease. In viral load analyses among 107 women, there was no detectable viremia in maternal or cord blood and no evidence of vertical transmission. Among 77 neonates tested in whom SARS-CoV-2 antibodies were quantified in cord blood, 1 had detectable immunoglobuilin M to nucleocapsid. Among 88 placentas tested, SARS-CoV-2 RNA was not detected in any. In antibody analyses among 37 women with SARS-CoV-2 infection, anti-receptor binding domain immunoglobin G was detected in 24 women (65%) and anti-nucleocapsid was detected in 26 women (70%). Mother-to-neonate transfer of anti-SARS-CoV-2 antibodies was significantly lower than transfer of anti-influenza hemagglutinin A antibodies (mean [SD] cord-to-maternal ratio: anti-receptor binding domain immunoglobin G, 0.72 [0.57]; anti-nucleocapsid, 0.74 [0.44]; anti-influenza, 1.44 [0.80]; P < .001). Nonoverlapping placental expression of SARS-CoV-2 receptors angiotensin-converting enzyme 2 and transmembrane serine protease 2 was noted.In this cohort study, there was no evidence of placental infection or definitive vertical transmission of SARS-CoV-2. Transplacental transfer of anti-SARS-CoV-2 antibodies was inefficient. Lack of viremia and reduced coexpression and colocalization of placental angiotensin-converting enzyme 2 and transmembrane serine protease 2 may serve as protective mechanisms against vertical transmission.

Wnt signaling defines the colonic epithelial progenitor cell phenotype, and mutations in the gene adenomatous polyposis coli (APC) that activate the Wnt pathway cause the familial adenomatous polyposis coli (FAP) syndrome and most sporadic colon cancers. The mechanisms that regulate the transition of epithelial precursor cells into their differentiated derivatives are poorly characterized. We report that Indian hedgehog (Ihh) is expressed by mature colonocytes and regulates their differentiation in vitro and in vivo. Hedgehog (Hh) signaling restricts the expression of Wnt targets to the base of the colonic crypt in vivo, and transfection of Ihh into colon cancer cells leads to a downregulation of both components of the nuclear TCF4-beta-catenin complex and abrogates endogenous Wnt signaling in vitro. In turn, expression of Ihh is downregulated in polyps of individuals with FAP and expression of doxycycline-inducible dominant negative TCF4 (dnTCF4) restores Ihh expression in APC mutant DLD-1 colon cancer cells. These data identify a new Wnt-Hh axis in colonic epithelial renewal.

ABSTRACT There is a persistent male bias in the prevalence and severity of COVID-19 disease. Underlying mechanisms accounting for this sex difference remain incompletely understood. Interferon responses have been implicated as a modulator of disease in adults, and play a key role in the placental anti-viral response. Moreover, the interferon response has been shown to alter Fc-receptor expression, and therefore may impact placental antibody transfer. Here we examined the intersection of viral-induced placental interferon responses, maternal-fetal antibody transfer, and fetal sex. Placental interferon stimulated genes (ISGs), Fc-receptor expression, and SARS-CoV-2 antibody transfer were interrogated in 68 pregnancies. Sexually dimorphic placental expression of ISGs, interleukin-10, and Fc receptors was observed following maternal SARS-CoV-2 infection, with upregulation in males. Reduced maternal SARS-CoV-2-specific antibody titers and impaired placental antibody transfer were noted in pregnancies with a male fetus. These results demonstrate fetal sex-specific maternal and placental adaptive and innate immune responses to SARS-CoV-2.

Abstract Background Sex differences in vulnerability to and severity of SARS-CoV-2 infection have been described in non-pregnant populations. ACE2 and TMPRSS2, host molecules required for viral entry, are regulated by sex steroids and expressed in the placenta. We sought to investigate whether placental ACE2 and TMPRSS2 expression vary by fetal sex and in the presence of maternal SARS-CoV-2 infection. Methods Placental ACE2 and TMPRSS2 were quantified in 68 pregnant individuals (38 SARS-CoV-2 positive, 30 SARS-CoV-2 negative) delivering at Mass General Brigham from April to June 2020. Maternal SARS-CoV-2 status was determined by nasopharyngeal RT-PCR. Placental SARS-CoV-2 viral load was quantified. RTqPCR was performed to quantify expression of ACE2 and TMPRSS2 relative to the reference gene YWHAZ . Western blots were performed on placental homogenates to quantify protein levels. The impact of fetal sex and SARS-CoV-2 exposure on ACE2 and TMPRSS2 expression was analyzed by 2-way ANOVA. Results SARS-CoV-2 virus was undetectable in all placentas. Maternal SARS-CoV-2 infection impacted TMPRSS2 placental gene and protein expression in a sexually dimorphic fashion (2-way ANOVA interaction p-value: 0.002). We observed no impact of fetal sex or maternal SARS-CoV-2 status on placental ACE2 gene or protein expression. Placental TMPRSS2 expression was significantly correlated with ACE2 expression in males (Spearman’s ρ=0.54, p=0.02) but not females (ρ=0.23, p=0.34) exposed to maternal SARS-CoV-2. Conclusions Sex differences in placental TMPRSS2 but not ACE2 were observed in the setting of maternal SARS-CoV-2 infection. These findings may have implications for offspring vulnerability to placental infection and vertical transmission.These findings may have implications for offspring vulnerability to placental infection and vertical transmission.