Members of the nuclear factor-κB (NF-κB) family of transcriptional regulators are central mediators of the cellular inflammatory response. Although constitutive NF-κB signalling is present in most human tumours, mutations in pathway members are rare, complicating efforts to understand and block aberrant NF-κB activity in cancer. Here we show that more than two-thirds of supratentorial ependymomas contain oncogenic fusions between RELA, the principal effector of canonical NF-κB signalling, and an uncharacterized gene, C11orf95. In each case, C11orf95–RELA fusions resulted from chromothripsis involving chromosome 11q13.1. C11orf95–RELA fusion proteins translocated spontaneously to the nucleus to activate NF-κB target genes, and rapidly transformed neural stem cells—the cell of origin of ependymoma—to form these tumours in mice. Our data identify a highly recurrent genetic alteration of RELA in human cancer, and the C11orf95–RELA fusion protein as a potential therapeutic target in supratentorial ependymoma. At least two-thirds of supratentorial ependymomas contain oncogenic fusions between RELA, the principal effector of nuclear factor-κB (NF-κB) signalling, and uncharacterized gene C11orf95; C11orf95–RELA fusion proteins translocate spontaneously to the nucleus to activate NF-κB target genes, and rapidly transform neural stem cells to form tumours in mice In this issue of Nature two groups present independent genomic analyses on ependymomas, a type of tumour that occurs throughout the nervous system, but most commonly in the hindbrain in children. Mack et al. found a low overall mutation rate and no significant recurrent mutations in 47 hindbrain ependymomas. But posterior fossa group B tumours, a subgroup found predominantly in infants and associated with poor prognosis, were distinguished by a CpG island methylator phenotype. This subgroup is shown to be susceptible to various compounds that target epigenetic modifications, including an EZH2 inhibitor that showed efficacy in a mouse xenograft model. Parker et al. found the C11orf95–RELA fusion gene in about 70% of supratentorial tumours, but not in other ependymoma subgroups. The gene fusions arise through chromothripsis and lead to the expression of a fusion protein that constitutively activates NF-κB signalling. In a mouse model, expression of C11orf95–RELA in neural stem cells leads to the formation of brain tumours. These findings identify NF-κB signalling as a possible therapeutic target in patients with this type of ependymoma.

ABSTRACT Switching hemoglobin synthesis from defective adult beta-globin to fetal gamma-globin is an effective strategy for the treatment of beta-hemoglobinopathies. Fetal hemoglobin expression is down-regulated in the postnatal period due to the interplay of transcription regulators with the HBG promoters. However, in the hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) condition, naturally occurring point mutations in the HBG promoter causes continued expression of fetal globin even during adulthood. Inspired by this natural phenomenon, we screened the proximal promoter of human HBG genes using adenine and cytosine base editors to identify other nucleotide substitutions that could potentially lead to elevated levels of fetal globin. Both the base editors efficiently and precisely edited at the target sites with a minimal generation of indels and no deletion of one of the duplicated HBG genes. Through systematic tiling across the HBG proximal promoter, we identified multiple novel target sites that resulted in a significant increase in fetal globin levels. Further, we individually validated the top eight potential target sites from both the base editors and observed robust elevation in the fetal globin levels up to 47 %, without any detrimental effects on erythroid differentiation. Our screening strategy resulted in the identification of multiple novel point mutations and also validated the known non-deletional HPFH mutations that could elevate the fetal globin expression at therapeutically relevant levels. Overall, our findings shed light on so far unknown regulatory elements within the HBG promoter that normally mediates fetal globin silencing and identify additional targets for therapeutic upregulation of fetal hemoglobin.

Abstract Spike protein of SARS-CoV-2 variants play critical role in the infection and transmission through its interaction with hACE2 receptor. Prior findings using molecular docking and biomolecular studies reported varied findings on the difference in the interactions among the spike variants with hACE2 receptor. Hence, it is a prerequisite to understand these interactions in a more precise manner. To this end, firstly, we performed ELISA with trimeric spike proteins of Wild (Wuhan Hu-1), Delta, C.1.2 and Omicron variants. Further, to study the interactions in a more specific manner by mimicking the natural infection, we developed hACE2 receptor expressing HEK-293T cell line and evaluated binding efficiencies of the variants and competitive binding of spike variants with D614G spike pseudotyped virus. In lines with the existing findings, we observed that Omicron had higher binding efficiency compared to Delta in both ELISA and Cellular models. Intriguingly, we found that cellular models could differentiate the subtle differences between the closely related C.1.2 and Delta in their binding to hACE2. From the analysis in receptor binding domain (RBD) revealed that a single common modification, N501Y, present in both Omicron and C.1.2 is driving the enhanced spike binding to the receptor and showed two-fold superior competitive binding than Delta. Our study using cellular model provides a precise method to evaluate the binding interactions between spike sub-lineages to hACE2 receptors and signifies the role of single common modification N501Y in RBD towards imparting superior binding efficiencies. Our approach would be instrumental in understanding the disease progression and developing therapeutics. Author Summary Spike proteins of evolving SARS-CoV2 variants demonstrated their signature binding to hACE2 receptor, in turn contributed to driving the infection and transmission. Prior studies to scale the binding efficiencies between the spike variant and the receptor had consensus in distinct variants, but discrepancies in the closely related ones. To this end, we compared spike variants-receptor interactions with ELISA, from cells expressing hACE2 receptor. Intriguingly, we found that cellular models could differentiate the subtle differences between the closely related C.1.2 and Delta in their binding to hACE2. More importantly, competitive binding studies in presence of pseudovirus, demonstrated that a single common modification, N501Y, present in both Omicron and C.1.2 showed two fold superior competitive binding than Delta. Collectively, our study suggests a precise approach to evaluate the binding interactions between spike sub-lineages to hACE2 receptor. This would be instrumental in understanding the disease progression and developing therapeutics.

It is not clear if conventional liver fat cutoff of 5.56% weight which has been used for identifying fatty liver in western populations is also applicable for Asians. In Asian women of reproductive age, we evaluate the optimum metabolic syndrome (MetS)-linked liver fat cutoff, the specific metabolomic alterations apparent at this cutoff, as well as prospective associations of preconception liver fat levels with gestational dysglycemia. Liver fat (measured by magnetic resonance spectroscopy), MetS, and nuclear magnetic resonance (NMR)-based plasma metabolomic profiles were assessed in 382 Asian women, who were planning to conceive. Ninety-eight women went on to become pregnant and received an oral glucose tolerance test at week 26 of gestation. The optimum liver fat cutoff for diagnosing MetS was 2.07%weight. Preconception liver fat was categorized into Low (liver fat < 2.07%), Moderate (2.07% ≤ liver fat < 5.56%), and High (liver fat ≥ 5.56%) groups. Individual MetS traits showed worsening trends, going from Low to Moderate to High groups. Multiple plasma metabolomic alterations, previously linked to incident type 2 diabetes (T2D), were already evident in the Moderate group (adjusted for ethnicity, age, parity, educational attainment, and BMI). Both a cross-sectional multi-metabolite score for incident T2D and mid-gestational glucose area under the curve showed increasing trends, going from Low to Moderate to High groups (p < 0.001 for both). Gestational diabetes incidence was 2-fold (p = 0.23) and 7-fold (p < 0.001) higher in the Moderate and High groups relative to the Low group. In Asian women of reproductive age, moderate liver fat accumulation below the conventional fatty liver cutoff was not metabolically benign and was linked to gestational dysglycemia. The newly derived cutoff can aid in screening individuals before adverse metabolic phenotypes have consolidated, which provides a longer window for preventive strategies.

Abstract β-thalassemia and HbE result from mutations in the β-globin locus that impedes the production of functional β-hemoglobin and represents one of the most common genetic disorders worldwide. Recent advances in genome engineering have opened up new therapeutic opportunities to directly correct these pathogenic mutations using base editors that install transition mutations (A>G and C>T) in the target region with minimal generation of indels. Herein, for the first time, we demonstrate the usage of base editor in the correction of point mutations spanning multiple regions of the HBB gene, including promoter, intron and exon. To this end, we have engineered human erythroid cells harbouring the diverse HBB mutations, thus eliminating the requirement of patient CD34+ HSPCs with desired mutations for the primary screening by base editors. We further performed precise creation and correction of individual HBB point mutations in human erythroid cells using base editors, which were effectively corrected in the HBB-engineered erythroid model. Intriguingly, most bystander effects produced by the base editor at the target site were reported to exhibit normal hemoglobin variants. Overall, our study provides the proof-of-concept for the precise, efficient and scarless creation and correction of various pathogenic mutations at the coding and non-coding regions of HBB gene in human erythroid cells using base editors and establishes a novel therapeutic platform for the treatment of β-thalassemia/HbE patients. This study can be further explored in correcting the other monogenic disorders caused due to single base substitutions.

Abstract Base editing in gamma-globin promoter is a promising approach for reactivation of fetal-hemoglobin. Recent studies have shown that base editing could result in genotoxic events at the gamma globin locus including 4.9 kb large deletion of intervening region due to nicking in the paralogous HBG 1 and HBG 2 genes. Although the deletion frequency is less than what is observed with Cas9, it could diminish the therapeutic potential. We sought to evaluate if large deletion could be overcome while maintaining the editing efficiency by replacing the nCas9 of ABE8e with a catalytically inactive deadCas9 (dCas9). Using 3 therapeutically relevant gRNAs targeting the gamma globin promoter, we performed a comprehensive evaluation of the editing outcome and frequency of large deletion using dCas9, nCas9, dCas9-ABE8e and nCas9-ABE8e. Our findings indicate that while nicking in itself induced large deletions, the frequency reduced upon efficient base editing. Notably, there was no appreciable deletion with the use of dCas9-ABE8e making it a safer approach, in terms of genome integrity, for therapeutic genome editing in the gamma-globin locus. Further, we also demonstrate that dCas9 ABE8e can edit efficiently in primary human CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) to achieve therapeutic benefits.

Abstract Reactivation of fetal hemoglobin (HbF) is the commonly adapted strategy to ameliorate β-hemoglobinopathies. However, the continued production of defective adult hemoglobin (HbA) limits the HbF tetramer production affecting the therapeutic benefits. Here, we tested various deletional hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) mutations and identified a 11 kb sequence, encompassing Putative Repressor Region (PRR) to β-globin Exon-1 (βE1), as the core deletion that ablates HbA and exhibit superior production of HbF compared to HPFH or other well-established targets. The PRR-βE1 edited hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) retained engraftment potential to repopulate for long-term hematopoiesis in immunocompromised mice generating HbF+ cells in vivo. Importantly, the editing induces therapeutically relevant levels of HbF to reverse the phenotypes of both sickle cell disease and β-thalassemia major. These results indicate that the PRR-βE1 gene editing in patient HSPCs can potentially lead to superior therapeutic outcomes for β-hemoglobinopathies gene therapy.