Summary During development, many tubular organs undergo extensive longitudinal growth to reach their defined length, essential for their function, but how they lengthen is poorly understood. Here, we found that primary cilia are critical for the elongation of the small intestine and esophagus during murine embryonic development. More specifically, HH ligands produced by the epithelium signaled via cilia in the surrounding mesenchyme to pattern the smooth muscle. Like attenuated ciliary HH signaling, partial ablation of the smooth muscle reduced elongation, revealing an essential role for smooth muscle in longitudinal growth. Disruption of cilia, HH signaling or the smooth muscle reduced residual stress within the gut wall, indicating that smooth muscle contributes to the mechanical properties of the developing gut. Reducing residual stress decreased nuclear YAP, an effector of the mechanotransductive Hippo pathway. Removing YAP in the mesenchyme did not affect smooth muscle formation, but attenuated proliferation and elongation, demonstrating that YAP interprets smooth muscle-generated force to promote proliferation. Together, our results reveal that ciliary signaling directs the formation of the smooth muscle layer which, in turn, generates mechanical forces that activate YAP-mediated proliferation. As this interplay of biochemical and mechanical signals drives elongation of both the esophagus and small intestine, we propose that this mechanism may underlie tubular organ elongation generally. Highlights Primary cilia are essential for the elongation of the small intestine and esophagus during embryonic development Ciliary signaling patterns the smooth muscle in the developing intestine and esophagus The smooth muscle contributes to tissue mechanics Smooth muscle-generated strain activates YAP to drive longitudinal growth of the tubular organs

Abstract Understanding the foreign-body response (FBR) of biomaterials is a prerequisite for the prediction of its clinical application, and the present assessments mainly rely on in vitro cell culture and in situ histopathology. However, remote organs responses after biomaterials implantation is unclear. Here, by leveraging body-wide-transcriptomics data, we performed in-depth systems analysis of biomaterials - remote organs crosstalk after abdominal implantation of polypropylene and silk fibroin using a rodent model, demonstrating local implantation caused remote organs responses dominated by acute-phase responses, immune system responses and lipid metabolism disorders. Of note, liver function was specially disturbed, defined as hepatic lipid deposition. Combining flow cytometry analyses and liver monocyte recruitment inhibition experiments, we proved that blood derived monocyte-derived Kupffer cells in the liver underlying the mechanism of abnormal lipid deposition induced by local biomaterials implantation. Moreover, from the perspective of temporality, the remote organs responses and liver lipid deposition of silk fibroin group faded away with biomaterial degradation and restored to normal at end, which highlighted its superiority of degradability. These findings were further indirectly evidenced by human blood biochemical examination from 141 clinical cases of hernia repair using silk fibroin mesh and polypropylene mesh. In conclusion, this study provided knowledge of biomaterials-body interactions. It is of great important for future development of biomaterial devices for clinical application. One Sentence Summary Abdominal local biomaterials implantation induces remote organ fatty deposition through activated blood-derived Kupffer cells.

ABSTRACT The anterior cruciate ligament (ACL) is anchored to the femur and tibia by a specialized interface tissue called the enthesis, which transfers forces in multiple directions and magnitudes without accruing fatigue damage during loading cycles over a lifetime. However, the precise structural and mechanical characteristics of the ACL femoral enthesis (FE) and tibial enthesis (TE) and their intricate interplay are unknown. In this study, we identified two ultrathin-graded mineralization regions in the FE (∼21 μm) and TE (∼14 μm), both of which exhibited distinct biomolecular compositions and mineral assembly patterns. FE interface exhibited progressively maturing hydroxyapatites (HAps), whereas minerals at the TE interface region changed from an amorphous phase (ACP) to HAps with increasing crystallinity. The LC-MS/MS results revealed that MGP protein uniquely enriched at the TE interface may be favorable for stabilizing ACP, while CLEC11A enriched at the FE interface could facilitate osteogenesis of the interface. The finite element analysis results indicated that the FE model was more resistant to shearing, while the TE model facilitated tensile resistance. It suggested that the great discrepancy in biomolecular expression and the corresponding mineral assembling heterogeneities together contributed to the superior mechanical properties of both the FE and TE models. These findings provide new perspectives regarding the management of ACL injury and the development of high-performance interface materials.