Primary ciliary dyskinesia (PCD) is associated with abnormal ciliary structure and function, which results in retention of mucus and bacteria in the respiratory tract, leading to chronic oto-sino-pulmonary disease, situs abnormalities and abnormal sperm motility. The diagnosis of PCD requires the presence of the characteristic clinical phenotype and either specific ultrastructural ciliary defects identified by transmission electron microscopy or evidence of abnormal ciliary function. Although the management of children affected with PCD remains uncertain and evidence is limited, it remains important to follow-up these patients with an adequate and shared care system in order to prevent future lung damage. This European Respiratory Society consensus statement on the management of children with PCD formulates recommendations regarding diagnostic and therapeutic approaches in order to permit a more accurate approach in these patients. Large well-designed randomised controlled trials, with clear description of patients, are required in order to improve these recommendations on diagnostic and treatment approaches in this disease.

Abstract Children infected with SARS-CoV-2 rarely progress to respiratory failure, but the risk of mortality in infected people over 85 years of age remains high, despite vaccination and improving treatment options. Here, we take a comprehensive, multidisciplinary approach to investigate differences in the cellular landscape and function of paediatric (<11y), adult (30- 50y) and elderly (>70y) nasal epithelial cells experimentally infected with SARS-CoV-2. Our data reveal that nasal epithelial cell subtypes show different tropism to SARS-CoV-2, correlating with age, ACE2 and TMPRSS2 expression. Ciliated cells are a viral replication centre across all age groups, but a distinct goblet inflammatory subtype emerges in infected paediatric cultures, identifiable by high expression of interferon stimulated genes and truncated viral genomes. In contrast, infected elderly cultures show a proportional increase in ITGB6 hi progenitors, which facilitate viral spread and are associated with dysfunctional epithelial repair pathways. Graphical Abstract

Defective motile cilia are responsible for a group of heterogeneous genetic conditions characterised by dysfunction of the apparatus responsible for generating fluid flows. Primary ciliary dyskinesia (PCD) is the prototype for such disorders and presents with impaired pulmonary mucus clearance, susceptibility to chronic recurrent respiratory infections, male infertility and laterality defects in about 50 % of patients. Here we report biallelic variants in LRRC56 (also known as ODA8), identified in two unrelated consanguineous families. The phenotype comprises laterality defects and chronic pulmonary infections. High speed video microscopy of cultured patient epithelial cells showed severely dyskinetic cilia, but no obvious ultra-structural abnormalities on routine transmission electron microscopy (TEM). Further investigation revealed that LRRC56 interacts with the intraflagellar transport (IFT) protein IFT88. The link to IFT was interrogated in Trypanosoma brucei. In this protist, LRRC56 is recruited to the cilium during axoneme construction, where it co-localises with IFT trains and facilitates the addition of dynein arms to the distal end of the flagellum. In T. brucei carrying LRRC56 null mutations, or a mutation (p.Leu259Pro) corresponding to the p.Leu140Pro variant seen in one of the affected families, we observed abnormal ciliary beat patterns and an absence of outer dynein arms restricted to the distal portion of the axoneme. Together, our findings confirm that deleterious variants in LRRC56 result in a human disease, and suggest this protein has a likely role in dynein transport during cilia assembly that is evolutionarily important for cilia motility.

Abstract Background Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a genetic disorder affecting motile cilia. Most cases are inherited recessively, due to variants in >50 genes that result in abnormal or absent motile cilia. This leads to chronic upper and lower airway disease, subfertility, and laterality defects. Given overlapping clinical features and genetic heterogeneity, diagnosis can be difficult and often occurs late. Of those tested an estimated 30% of genetically screened PCD patients still lack a molecular diagnosis. A molecular diagnosis allows for appropriate clinical management including prediction of phenotypic features correlated to genotype. Here, we aimed to identify how readily a genetic diagnosis could be made using whole genome sequencing (WGS) to facilitate identification of pathogenic variants in known genes as well as novel PCD candidate genes. Methods WGS was used to screen for pathogenic variants in eight patients with PCD. Results 7/8 cases had homozygous or biallelic variants in DNAH5 , DNAAF4 or DNAH11 classified as pathogenic or likely pathogenic. Three identified variants were deletions, ranging from 3 to 13 kb, for which WGS identified precise breakpoints, permitting confirmation by Sanger sequencing. WGS yielded identification of a de novo variant in a novel PCD gene TUBB4B . Conclusion Here, WGS uplifted genetic diagnosis of PCD by identifying structural variants and novel modes of inheritance in new candidate genes. WGS could be an important component of the PCD diagnostic toolkit, increasing molecular diagnostic yield from current (70%) levels, and enhancing our understanding of fundamental biology of motile cilia and variants in the noncoding genome.

A major frontier in single cell biology is decoding how transcriptional states result in cellular-level architectural changes, ultimately driving function. A remarkable example of this cellular remodelling program is the differentiation of airway stem cells into the human respiratory multiciliated epithelium, a tissue barrier protecting against bacteria, viruses and particulate matter. Here, we present the first isotropic three-dimensional map of the airway epithelium at the nanometre scale unveiling the coordinated changes in cellular organisation, organelle topology and contacts, occurring during multiciliogenesis. This analysis led us to discover a cellular mechanism of communication whereby motile cilia relay mechanical information to mitochondria through striated cytoskeletal fibres, the rootlets, to promote effective ciliary motility and ATP generation. Altogether, this study integrates nanometre-scale structural, functional and dynamic insights to elucidate fundamental mechanisms responsible for airway defence.