Abstract In flowering plants, the two sperm cells are embedded within the cytoplasm of the growing pollen tube and as such are passively transported to the embryo sac, wherein double fertilization occurs upon their release. Understanding the mechanisms and conditions by which male gametes mature and take part in fertilization are crucial goals in the study of plant reproduction. Studies of gene expression in male gametes of maize (Zea mays) and Plumbago and in lily (Lilium longiflorum) generative cells already showed that the previously held view of transcriptionally inert male gametes was not true, but genome-wide studies were lacking. Analyses in the model plant Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) were hindered, because no method to isolate sperm cells was available. Here, we used fluorescence-activated cell sorting to isolate sperm cells from Arabidopsis, allowing GeneChip analysis of their transcriptome at a genome-wide level. Comparative analysis of the sperm cell transcriptome with those of representative sporophytic tissues and of pollen showed that sperm has a distinct and diverse transcriptional profile. Functional classifications of genes with enriched expression in sperm cells showed that DNA repair, ubiquitin-mediated proteolysis, and cell cycle progression are overrepresented Gene Ontology categories. Moreover, analysis of the small RNA and DNA methylation pathways suggests that distinct mechanisms might be involved in regulating the epigenetic state of the paternal genome. We identified numerous candidate genes whose involvement in sperm cell development and fertilization can now be directly tested in Arabidopsis. These results provide a roadmap to decipher the role of sperm-expressed proteins.

Here we delineate the ontogeny of the mammalian endoderm by generating 112,217 single-cell transcriptomes, which represent all endoderm populations within the mouse embryo until midgestation. We use graph-based approaches to model differentiating cells, which provides a spatio-temporal characterization of developmental trajectories and defines the transcriptional architecture that accompanies the emergence of the first (primitive or extra-embryonic) endodermal population and its sister pluripotent (embryonic) epiblast lineage. We uncover a relationship between descendants of these two lineages, in which epiblast cells differentiate into endoderm at two distinct time points—before and during gastrulation. Trajectories of endoderm cells were mapped as they acquired embryonic versus extra-embryonic fates and as they spatially converged within the nascent gut endoderm, which revealed these cells to be globally similar but retain aspects of their lineage history. We observed the regionalized identity of cells along the anterior–posterior axis of the emergent gut tube, which reflects their embryonic or extra-embryonic origin, and the coordinated patterning of these cells into organ-specific territories. The developing mouse gut endoderm, mapped at single-cell resolution, reveals trajectories of cell differentiation before and during gastrulation and the emergence of regionalized cell identities along the anterior–posterior axis of the gut tube.

Cell-intrinsic mechanisms of immunogenicity in ovarian cancer (OC) are not well understood. The presence of damaging mutations in the SWI/SNF chromatin remodeling complex, such as the SMARCA4 (BRG1) catalytic subunit, has been associated with improved response to ICB, however the mechanism by which this occurs is unclear. The aim of this current study was to examine the alterations in tumor cell-intrinsic and extrinsic immune signaling caused by SMARCA4 loss. Using OC models with loss-of-function mutations in SMARCA4 , we found that SMARCA4 loss resulted in increased cancer cell-intrinsic immunogenicity, characterized by upregulation of long-terminal RNA repeats such as endogenous retroviruses, increased expression of interferon-stimulated genes, and upregulation of antigen presentation machinery. Notably, this response was dependent on IRF3 signaling, but was independent of the type I interferon receptor. Mice inoculated with cancer cells bearing SMARCA4 loss demonstrated increased activation of cytotoxic T cells and NK cells in the tumor microenvironment as well as increased infiltration with activated dendritic cells. These results were recapitulated when animals bearing SMARCA4- proficient tumors were treated with a BRG1 inhibitor, suggesting that modulation of chromatin remodeling through targeting SMARCA4 may serve as a strategy to reverse immune evasion in OC.

ABSTRACT Coelomocytes is a generic name for a collection of cellular morphotypes, present in many coelomate animals, that has been reported as highly variable across echinoderm classes. The roles attributed to the major types of the free circulating cells present in the coelomic fluid of echinoderms include immune response, phagocytic digestion and clotting. The main aim of the present study is the thorough characterization of coelomocytes present in the coelomic fluid of Marthasterias glacialis (class Asteroidea) through the combined use of flow cytometry (FC) and fluorescence plus transmission electron microscopy. Two coelomocyte populations (here named P1 and P2) were identified by flow cytometry and subsequently studied in terms of abundance, morphology, ultrastructure, cell viability and cell cycle profiles. Ultrastructurally, P2 diploid cells showed two main morphotypes, similar to phagocytes and vertebrate thrombocytes, whereas the small P1 haploid cellular population was characterized by a low mitotic activity, relatively undifferentiated cytotype and a high nucleus/cytoplasm ratio. These last cells resemble stem-cell types present in other animals. P1 and P2 cells differ also in cell viability and cell cycle profiles. Additionally, two other morphotypes were only detected by fluorescence microscopy and a third one when using a combined microscopy/FC approach.

Cell-intrinsic mechanisms of immunogenicity in ovarian cancer (OC) are not well understood. Damaging mutations in the SWI/SNF chromatin remodeling complex, such as

Chlamydia muridarum (Cm) has reemerged as a moderately prevalent infectious agent in research mouse colonies. Despite its experimental use, few studies evaluate Cm’s effects on immunocompetent mice following its natural route of infection. A Cm field isolate was administered (orogastric gavage) to 8-wk-old female BALB/cJ (C) mice. After shedding was confirmed (through 95 d), these mice were cohoused with naïve C57BL/6J (B6), C, and Swiss (J:ARC[S]) mice ( n = 28/strain) for 30 d. Cohoused mice ( n = 3 to 6 exposed and 1 to 6 control/strain) were evaluated 7, 14, 21, 63, 120, and 180 d post-cohousing (DPC) via hemograms, serum biochemistry analysis, fecal quantitative PCR, histopathology, and Cm major outer membrane protein immunohistochemistry. Immunophenotyping was performed on spleen (B6, C, and S; n = 6/strain) and intestines (B6; n = 6) at 14 and 63 DPC. Serum cytokine concentrations were measured (B6; n = 6 exposed and 2 control) at 14 and 63 DPC. All B6 mice were shedding Cm by 3 through 180 DPI. One of 3 C and 1 of 6 S mice began shedding Cm at 3 and 14 DPC, respectively, with the remaining shedding thereafter. Clinical pathology was nonremarkable. Minimal-to-moderate enterotyphlocolitis and gastrointestinal-associated lymphoid tissue (GALT) hyperplasia were observed in 15 and 47 of 76 Cm-infected mice, respectively. Cm antigen was frequently detected in GALT-associated surface intestinal epithelial cells. Splenic immunophenotyping revealed increased monocytes and shifts in T-cell population subsets in all strains/time points. Gastrointestinal immunophenotyping (B6) revealed sustained increases in total inflammatory cells and elevated cytokine expression in innate lymphoid and effector T cells (large intestine). Elevated concentrations of proinflammatory cytokines were detected in the serum (B6). Results demonstrate that while clinical disease was not appreciated, 3 commonly used strains of mice are susceptible to chronic enteric Cm infection which may alter various immune responses. Considering the widespread use of mice to model gastrointestinal disease, institutions should consider excluding Cm from their colonies.

To comprehensively delineate the ontogeny of an organ system, we generated 112,217 single-cell transcriptomes representing all endoderm populations within the mouse embryo until midgestation. We employed graph-based approaches to model differentiating cells for spatio-temporal characterization of developmental trajectories. Our analysis reveals the detailed architecture of the emergence of the first (primitive or extra-embryonic) endodermal population and pluripotent epiblast. We uncover an unappreciated relationship between descendants of these lineages, before the onset of gastrulation, suggesting that mixing of extra-embryonic and embryonic endoderm cells occurs more than once during mammalian development. We map the trajectories of endoderm cells as they acquire embryonic versus extra-embryonic fates, and their spatial convergence within the gut endoderm; revealing them to be globally similar but retaining aspects of their lineage history. We observe the regionalized localization of cells along the forming gut tube, reflecting their extra-embryonic or embryonic origin, and their coordinate patterning into organ-specific territories along the anterior-posterior axis.

Abstract Purpose: The importance of the DNA damage response in mediating effects of radiotherapy (RT) has galvanized efforts to target this pathway with radiosensitizers. Yet early clinical trials of this approach have failed to yield a benefit in unselected populations. We hypothesized that ataxia–telangiectasia mutated (Atm)–null tumors would demonstrate genotype-specific synergy between RT and an inhibitor of the DNA damage response protein ataxia–telangiectasia and Rad3-related (ATR) kinase. Experimental Design: We investigated the synergistic potential of the ATR inhibitor (ATRi) RP-3500 and RT in two Atm-null and isogenic murine models, both in vitro and in vivo. Staining of γ-H2AX foci, characterization of the immune response via flow cytometry, and tumor rechallenge experiments were performed to elucidate the mechanism of interaction. To examine genotype specificity, we tested the interaction of ATRi and RT in a Brca1-null model. Finally, patients with advanced cancer with ATM alterations were enrolled in a phase I/II clinical trial to validate preclinical findings. Results: Synergy between RP-3500 and RT was confirmed in Atm-null lines in vitro, characterized by an accumulation of DNA double-strand breaks. In vivo, Atm-null tumor models had higher rates of durable control with RT and ATRi than controls. In contrast, there was no synergy in tumors lacking Brca1. Analysis of the immunologic response indicated that efficacy is largely mediated by cell-intrinsic mechanisms. Lastly, early results from our clinical trial showed complete responses in patients. Conclusions: Genotype-directed radiosensitization with ATRi and RT can unleash significant therapeutic benefit and could represent a novel approach to develop more effective combinatorial synthetic cytotoxic RT-based treatments.

Chlamydia muridarum (Cm) has reemerged as a moderately prevalent infectious agent in research mouse colonies. Despite its' experimental use, there are limited studies evaluating Cm's effects on immunocompetent mice following its natural route of infection. A Cm field isolate was administered (orogastric gavage) to 8-week-old female BALB/cJ (C) mice. After confirming shedding (through 95d), these mice were cohoused with na<&iuml>ve C57BL/6J (B6), C, and Swiss (J:ARC[S]) mice (n=28/strain) for 30 days. Cohoused mice (n=3-6 exposed and 1-6 control/strain) were evaluated 7, 14, 21, 63, 120, and 180 days post-cohousing (DPC) via hemograms, serum biochemistry analysis, fecal qPCR, histopathology, and Cm MOMP immunohistochemistry. Immunophenotyping was performed on spleen (B6, C, S; n=6/strain) and intestines (B6; n=6) at 14 and 63 DPC. Serum cytokine concentrations were measured (B6; n=6 exposed and 2 control) at 14 and 63 DPC. All B6 mice were shedding Cm by 3 through 180 DPI. One of 3 C and 1 of 6 S mice began shedding Cm at 3 and 14 DPC, respectively, with the remaining shedding thereafter. Clinical pathology was nonremarkable. Minimal-to-moderate enterotyphlocolitis and gastrointestinal associated lymphoid tissue (GALT) hyperplasia was found in numerous infected mice. Cm antigen was frequently detected in GALT-associated surface intestinal epithelial cells. Splenic immunophenotyping revealed increased monocytes and shifts in T cell population subsets in all strains/timepoints. Gastrointestinal immunophenotyping (B6) revealed sustained increases in total inflammatory cells and elevated cytokine production in innate lymphoid cells and effector T cells (large intestine). Elevated concentrations of pro-inflammatory cytokines were detected in the serum (B6). These results demonstrate that while clinical disease was not appreciated, 3 commonly utilized strains of mice are susceptible to chronic enteric infections with Cm which may alter various immune responses. Considering the widespread use of mice to model GI disease, institutions should consider excluding Cm from their colonies.