Abstract Background Myofibroblasts (MYFs) are generally considered the principal culprits in excessive extracellular matrix deposition and scar formation in the pathogenesis of lung fibrosis. Lipofibroblasts (LIFs), on the other hand, are defined by their lipid-storing capacity and are predominantly found in the alveolar regions of the lung. They have been proposed to play a protective role in lung fibrosis. We previously reported that a LIF to MYF reversible differentiation switch occurred during fibrosis formation and resolution. In this study, we tested whether WI-38 cells, a human embryonic lung fibroblast cell line, could be used to study fibroblast differentiation towards the LIF or MYF phenotype and whether this could be relevant for idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). Methods using WI-38 cells, MYF differentiation was triggered using TGF-β1 treatment and LIF differentiation using Metformin treatment. We analyzed the LIF to MYF and MYF to LIF differentiation by pre-treating the WI-38 cells with TGF-β1 or Metformin first, followed by treatment with Metformin and TGF-β1, respectively. We used IF, qPCR and bulk RNA-Seq to analyze the phenotypic and transcriptomic changes in the cells. We correlated our in vitro transcriptome data from WI-38 cells (obtained via bulk RNA sequencing) with the transcriptomic signature of LIFs and MYFs derived from the IPF cell atlas as well as with our own single-cell transcriptomic data from IFP patients-derived lung fibroblasts (LF-IPF) cultured in vitro . We also carried out alveolosphere assays to evaluate the ability of the proposed LIF and MYF cells to support the growth of alveolar epithelial type 2 cells. Results WI-38 and LF-IPF display similar phenotypical and gene expression responses to TGF-β1 and Metformin treatment. Bulk RNA-Seq analysis of WI-38 and LF-IPF treated with TGF-β1, or Metformin indicate similar transcriptomic changes. We also show the partial conservation of the LIF and MYF signature extracted from the Habermann et al. scRNA-seq dataset in WI-38 cells treated with Metformin or TGF-β1, respectively. Alveolosphere assays indicate that LIFs enhance organoid growth, while MYFs inhibit organoid growth. Finally, we provide evidence supporting the LIF to MYF reversible switch using WI-38 cells. Conclusions WI-38 cells represent a versatile and reliable model to study the intricate dynamics of fibroblast differentiation towards the MYF or LIF phenotype associated with lung fibrosis formation and resolution, providing valuable insights to drive future research. Graphical abstract in vitro approach using WI-38 cells as a versatile and reliable model to study the MYF or LIF phenotype associated with lung fibrosis formation and resolution observed in vivo . WI-38 are providing valuable insights to drive future research on lung fibrosis.

The development of a functional lung, capable of gas exchange, requires proper alveologenesis. Mechanisms regulating AT1 and AT2 cell maturation are poorly defined. We report the activation of the glucocorticoid pathway in an in vitro alveolar epithelial lineage differentiation assay led to increased AT2 marker Sftpc and decreased miR-142 expression. Using a constitutive KO mouse model, we further demonstrate a relative increase of AT2 and a decrease in AT1 cell number with a global decrease of AT2 gene profile signature in miR-142 KO AT2 cells. Over-expression of miR-142 in alveolar progenitor cells in vivo led to an opposite effect. Examination of the KO lungs at E18.5, revealed enhanced expression miR-142 targets like Apc, Ep300 and Kras associated with increased Ctnnb1 and p-Erk signaling. Pharmacological inhibition of Ep300-Ctnnb1 in vitro prevented an increase in Sftpc expression triggered by loss of miR-142. These results together suggest glucocorticoid-miR-142-p300 signaling axis controls pneumocyte maturation

Abstract Bronchopulmonary dysplasia (BPD) is a neonatal lung disease developing in premature babies characterized by arrested alveologenesis and associated with decreased Fibroblast growth factor 10 (FGF10) expression. One-week hyperoxia (HYX) exposure of newborn mice leads to a permanent arrest in alveologenesis. To test the role of Fgf10 signaling to promote de novo alveologenesis following hyperoxia, we used transgenic mice allowing inducible expression of Fgf10 and recombinant FGF10 (rFGF10) protein delivered intraperitoneally. We carried out morphometry analysis, and IF on day 45. Alveolospheres assays were performed co-culturing AT2s from normoxia (NOX) with FACS-isolated Sca1 Pos resident mesenchymal cells (rMC) from animals exposed to NOX, HYX+PBS, or HYX+FGF10. scRNAseq between rMC-Sca1 Pos isolated from NOX and HYX+PBS were also carried out. Transgenic overexpression of Fgf10 and rFGF10 administration rescued the alveologenesis defects following HYX. Alveolosphere assays indicate that the activity of rMC-Sca1 Pos is negatively impacted by HYX and partially rescued by rFGF10 treatment. Analysis by IF demonstrates a significant impact of rFGF10 on the activity of resident mesenchymal cells. scRNAseq results identified clusters expressing Fgf10, Fgf7, Pdgfra , and Axin2 , which could represent the rMC niche cells for the AT2 stem cells. In conclusion, we demonstrate that rFGF10 administration is able to induce de-novo alveologenesis in a BPD mouse model and identified subpopulations of rMC-Sca1 Pos niche cells potentially representing its cellular target.

In addition to nucleosomes, chromatin also contains non-histone chromatin-associated proteins, of which the high-mobility group (HMG) proteins are the most abundant. Chromatin-mediated regulation of transcription involves DNA methylation and histone modifications. However, the order of events and the precise function of HMG proteins during transcription initiation remain unclear. Here we show that HMG AT-hook 2 protein (HMGA2) induces DNA nicks at the transcription start site, which are required by the histone chaperone FACT (facilitates chromatin transcription) complex to incorporate nucleosomes containing the histone variant H2A.X. Further, phosphorylation of H2A.X at S139 (γ-H2AX) is required for repair-mediated DNA demethylation and transcription activation. The relevance of these findings is demonstrated within the context of TGFB1 signaling and idiopathic pulmonary fibrosis, suggesting therapies against this lethal disease. Our data support that chromatin opening during transcriptional initiation involves intermediates with DNA breaks that subsequently require DNA repair mechanisms to ensure the integrity of the genome.