How cytokines control differentiation of helper T (T H ) cells is controversial. We show that T-bet, without apparent assistance from interleukin 12 (IL-12)/STAT4, specifies T H 1 effector fate by targeting chromatin remodeling to individual interferon-γ (IFN-γ) alleles and by inducing IL-12 receptor β2 expression. Subsequently, it appears that IL-12/STAT4 serves two essential functions in the development of T H 1 cells: as growth signal, inducing survival and cell division; and as trans-activator, prolonging IFN-γ synthesis through a genetic interaction with the coactivator, CREB-binding protein. These results suggest that a cytokine does not simply induce T H fate choice but instead may act as an essential secondary stimulus that mediates selective survival of a lineage.

ABSTRACT Rationale Congenital diaphragmatic hernia (CDH) is characterized by incomplete closure of the diaphragm and lung hypoplasia. The pathophysiology of lung defects in CDH is poorly understood. Objectives To establish a translational model of human airway epithelium in CDH for pathogenic investigation and therapeutic testing. Methods We developed a robust methodology of epithelial progenitor derivation from tracheal aspirates of newborns. Basal stem cells (BSCs) from CDH patients and preterm and term, non-CDH controls were derived and analyzed by bulk RNA-sequencing, ATAC-sequencing, and air-liquidinterface differentiation. Lung sections from fetal human CDH samples and the nitrofen rat model of CDH were subjected to histological assessment of epithelial defects. Therapeutics to restore epithelial differentiation were evaluated in human epithelial cell culture and the nitrofen rat model of CDH. Measurements and Main Results Transcriptomic and epigenetic profiling of CDH and non-CDH basal stem cells reveals a disease-specific, proinflammatory signature independent of severity or hernia size. In addition, CDH basal stem cells exhibit defective epithelial differentiation in vitro that recapitulates epithelial phenotypes found in fetal human CDH lung samples and fetal tracheas of the nitrofen rat model of CDH. Furthermore, steroid treatment normalizes epithelial differentiation phenotypes of human CDH basal stem cells in vitro and in nitrofen rat tracheas in vivo . Conclusions Our findings have identified an underlying proinflammatory signature and BSC differentiation defects as a potential therapeutic target for airway epithelial defects in CDH.

Congenital diaphragmatic hernia (CDH) is one of the most common and lethal birth defects. Previous studies using exome sequencing support a significant contribution of coding de novo variants in complex CDH cases with additional anomalies and likely gene-disrupting (LGD) variants in isolated CDH cases. To further investigate the genetic architecture of CDH, we performed exome or genome sequencing in 283 proband-parent trios. Combined with data from previous studies, we analyzed a total of 357 trios, including 148 complex and 209 isolated cases. Complex and isolated cases both have a significant burden of deleterious de novo coding variants (1.7 fold, p= 1.2×10-5 for complex, 1.5 fold, p= 9.0×10-5 for isolated). Strikingly, in isolated CDH, almost all of the burden is carried by female cases (2.1 fold, p=0.004 for likely gene disrupting and 1.8 fold, p= 0.0008 for damaging missense variants); whereas in complex CDH, the burden is similar in females and males. Additionally, de novo LGD variants in complex cases are mostly enriched in genes highly expressed in developing diaphragm, but distributed in genes with a broad range of expression levels in isolated cases. Finally, we identified a new candidate risk gene MYRF (4 de novo variants, p-value=2×10-10), a transcription factor intolerant of mutations. Patients with MYRF mutations have additional anomalies including congenital heart disease and genitourinary defects, likely representing a novel syndrome.