Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a lung inflammatory process caused mainly by sepsis. Most previous studies that identified genetic risks for ARDS focused on candidates with biological relevance. We aimed to identify novel genetic variants associated with ARDS susceptibility and to provide complementary functional evidence of their effect in gene regulation.We did a case-control genome-wide association study (GWAS) of 1935 European individuals, using patients with sepsis-associated ARDS as cases and patients with sepsis without ARDS as controls. The discovery stage included 672 patients admitted into a network of Spanish intensive care units between January, 2002, and January, 2017. The replication stage comprised 1345 individuals from two independent datasets from the MESSI cohort study (Sep 22, 2008-Nov 30, 2017; USA) and the VISEP (April 1, 2003-June 30, 2005) and MAXSEP (Oct 1, 2007-March 31, 2010) trials of the SepNet study (Germany). Results from discovery and replication stages were meta-analysed to identify association signals. We then used RNA sequencing data from lung biopsies, in-silico analyses, and luciferase reporter assays to assess the functionallity of associated variants.We identified a novel genome-wide significant association with sepsis-associated ARDS susceptibility (rs9508032, odds ratio [OR] 0·61, 95% CI 0·41-0·91, p=5·18 × 10-8) located within the Fms-related tyrosine kinase 1 (FLT1) gene, which encodes vascular endothelial growth factor receptor 1 (VEGFR-1). The region containing the sentinel variant and its best proxies acted as a silencer for the FLT1 promoter, and alleles with protective effects in ARDS further reduced promoter activity (p=0·0047). A literature mining of all previously described ARDS genes validated the association of vascular endothelial growth factor A (VEGFA; OR 0·55, 95% CI 0·41-0·73; p=4·69 × 10-5).A common variant within the FLT1 gene is associated with sepsis-associated ARDS. Our findings support a role for the vascular endothelial growth factor signalling pathway in ARDS pathogenesis and identify VEGFR-1 as a potential therapeutic target.Instituto de Salud Carlos III, European Regional Development Funds, Instituto Tecnológico y de Energías Renovables.

The purpose of this study was to investigate whether common variants across the nuclear factor erythroid 2-like 2 (NFE2L2) gene contribute to the development of the acute respiratory distress syndrome (ARDS) in patients with severe sepsis. NFE2L2 is involved in the response to oxidative stress, and it has been shown to be associated with the development of ARDS in trauma patients.We performed a case-control study of 321 patients fulfilling international criteria for severe sepsis and ARDS who were admitted to a Spanish network of post-surgical and critical care units, as well as 871 population-based controls. Six tagging single-nucleotide polymorphisms (SNPs) of NFE2L2 were genotyped, and, after further imputation of additional 34 SNPs, association testing with ARDS susceptibility was conducted using logistic regression analysis.After multiple testing adjustments, our analysis revealed 10 non-coding SNPs in tight linkage disequilibrium (0.75 ≤ r (2) ≤ 1) that were associated with ARDS susceptibility as a single association signal. One of those SNPs (rs672961) was previously associated with trauma-induced ARDS and modified the promoter activity of the NFE2L2 gene, showing an odds ratio of 1.93 per T allele (95 % confidence interval, 1.17-3.18; p = 0.0089).Our findings support the involvement of NFE2L2 gene variants in ARDS susceptibility and reinforce further exploration of the role of oxidant stress response as a risk factor for ARDS in critically ill patients.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is an inflammatory process of the lungs that develops primarily in response to pulmonary or systemic sepsis, resulting in a disproportionate death toll in intensive care units (ICUs). Given its role as a critical activator of the inflammatory and innate immune responses, previous studies have reported that an increase of circulating cell-free mitochondrial DNA (mtDNA) is a biomarker for fatal outcome in the ICU. Here we analyzed the association of whole-blood mtDNA (wb-mtDNA) copies with 28-day survival from sepsis and sepsis-associated ARDS. We analyzed mtDNA data from 687 peripheral whole-blood samples within 24 h of sepsis diagnosis from unrelated Spanish patients with sepsis (264 with ARDS) included in the GEN-SEP study. The wb-mtDNA copies were obtained from the array intensities of selected probes, with 100% identity with mtDNA and with the largest number of mismatches with the nuclear sequences, and normalized across the individual-probe intensities. We used Cox regression models for testing the association with 28-day survival. We observed that wb-mtDNA copies were significantly associated with 28-day survival in ARDS patients (hazard ratio = 3.65, 95% confidence interval = 1.39-9.59, p = 0.009) but not in non-ARDS patients. Our findings support that wb-mtDNA copies at sepsis diagnosis could be considered an early prognostic biomarker in sepsis-associated ARDS patients. Future studies will be needed to evaluate the mechanistic links of this observation with the pathogenesis of ARDS.

Abstract Background Sepsis is a severe systemic inflammatory response to infections that is accompanied by organ dysfunction and has a high mortality rate in adult intensive care units. Most genetic studies have identified gene variants associated with development and outcomes of sepsis focusing on biological candidates. We conducted the first genome-wide association study (GWAS) of 28-day survival in adult patients with sepsis. Methods This study was conducted in two stages. The first stage was performed on 687 European sepsis patients from the GEN-SEP network and 7.5 million imputed variants. Association testing was conducted with Cox regression models, adjusting by sex, age, and the main principal components of genetic variation. A second stage focusing on the prioritized genetic variants was performed on 2,063 ICU sepsis patients (1362 European Americans and 701 African-Americans) from the MESSI study. A meta-analysis of results from the two stages was conducted and significance was established at p < 5.0 × 10 −8 . Whole-blood transcriptomic, functional annotations, and sensitivity analyses were evaluated on the identified genes and variants. Findings We identified three independent low-frequency variants associated with reduced 28-day sepsis survival, including a missense variant in SAMD9 (hazard ratio [95% confidence interval] = 1.64 [1.37–6.78], p = 4.92 × 10 −8 ). SAMD9 encodes a possible mediator of the inflammatory response to tissue injury. Interpretation We performed the first GWAS of 28-day sepsis survival and identified novel variants associated with reduced survival. Larger sample size studies are needed to better assess the genetic effects in sepsis survival and to validate the findings.

SUMMARY Tumor evolution is a key feature of tumorigenesis and plays a pivotal role in driving intratumor heterogeneity, treatment failure and patients’ prognosis. Here we performed single-cell transcriptome profiling of 46 primary liver cancers from 37 patients enrolled for interventional studies. We surveyed the landscape of ~57,000 malignant and non-malignant cells and determined tumor cell clonality by developing a machine learning-based consensus clustering method. We found evidence of tumor cell branching evolution using hierarchical clustering, RNA velocity as well as reverse graph embedding methods. Interestingly, an increasing tumor cell clonality was tightly linked to patients’ prognosis, accompanied by a polarized immune cell landscape. We identified osteopontin as a key player for tumor cell evolution and microenvironmental reprogramming. Our study offers insight into the collective behavior of tumor cell communities in liver cancer as well as potential drivers for tumor evolution in response to therapy.

Abstract Background Sepsis is a severe systemic inflammatory response to infections that is accompanied by organ dysfunction and has a high mortality rate in adult intensive care units (ICUs). Most genetic studies have identified gene variants associated with development and outcomes of sepsis focusing on biological candidates. We conducted the first genome-wide association study (GWAS) of 28-day survival in adult patients with sepsis. Methods This study was conducted in two stages. The first stage was performed on 687 European sepsis patients from the GEN-SEP network and 7.5 million imputed variants. Association testing was conducted with Cox regression models, adjusting by sex, age, and the main principal components of genetic variation. A second stage focusing on the prioritized genetic variants was performed on 2,063 ICU sepsis patients (1,362 European Americans and 701 African Americans) from the MESSI study. A meta-analysis of results from the two stages was conducted and significance was established at p <5.0×10 −8 . Whole-blood transcriptomic and functional annotations were evaluated on the identified genes and variants. Findings We identified three independent variants associated with reduced 28-day sepsis survival, including a missense variant in SAMD9 (hazard ratio [95% confidence interval]=1.64 [1.37-6.78], p =4.92×10 −8 ). SAMD9 encodes a mediator of the inflammatory response to tissue injury that is overexpressed in peripheral blood of non-surviving sepsis patients compared to those surviving ( p =2.18×10 −3 ). Interpretation We performed the first GWAS of 28-day sepsis survival and identified novel variants associated with reduced survival. Our findings could allow the identification of novel targets for sepsis treatment and patient risk stratification. Research in context Evidence before this study Sepsis is defined as a life-threatening clinical syndrome of physiological, pathological, and biochemical abnormalities caused by a dysregulated host response to an infection, and with long-term physical, psychological, and cognitive disabilities. Many genetic studies have focused on identifying genetic risk factors associated with sepsis development and severity, but only four genome-wide association studies (GWAS) have been published to date. Three of them focused on sepsis mortality. The first study identified that common genetic variation in the FER gene associated with a reduced risk of death. The second study found variants associated with an increased risk of death in VPS13A , which is key in autophagic degradation. In the last study, variants of the CISH gene, involved in cytokine regulation, were associated with the risk of death. Nevertheless, there is a lack of GWAS focused on sepsis survival, which takes into account the probability estimates of death for each patient over time. Added value of this study To the best of our knowledge, we provide the results of the first GWAS of 28-day sepsis survival conducted to date. In this two-staged study, we identified three novel loci associated with reduced 28-day survival among sepsis patients. We identified one missense variant in SAMD9 , which encodes a critical regulator in the inflammatory response and apoptosis. A significant upregulation of SAMD9 gene expression in whole blood was observed among non-surviving sepsis patients compared to those surviving. Associations were also found for one intergenic variant to SLC5A12\FIBIN and an intergenic variant to two non-coding RNAs (LINC00378\MIR3169). Implications of all the available evidence The identification of effective prognostic genetic markers in sepsis is a promising instrument for clinical practice. This study identified three novel genetic factors of fatal outcomes, all having interesting and important biological plausibly that could serve as novel targets for sepsis treatment. This knowledge is important to propose effective sepsis treatments and will be central in the development of personalized medicine approaches.