Increasing evidence indicates that microRNAs (miRNAs) play a critical role in the pathogenesis of inflammatory diseases. The aim of the study was to investigate the expression pattern and function of miRNAs in CD4+ T cells from patients with rheumatoid arthritis (RA).The expression profile of miRNAs in CD4+ T cells from synovial fluid (SF) and peripheral blood of 33 RA patients was determined by microarray assay and validated by qRT-PCR analysis. The correlation between altered expression of miRNAs and cytokine levels was determined by linear regression analysis. The role of miR-146a overexpression in regulating T cell apoptosis was evaluated by flow cytometry. A genome-wide gene expression analysis was further performed to identify miR-146a-regulated genes in T cells.miRNA expression profile analysis revealed that miR-146a expression was significantly upregulated while miR-363 and miR-498 were downregulated in CD4+ T cells of RA patients. The level of miR-146a expression was positively correlated with levels of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), and in vitro studies showed TNF-alpha upregulated miR-146a expression in T cells. Moreover, miR-146a overexpression was found to suppress Jurkat T cell apoptosis. Finally, transcriptome analysis of miR-146a overexpression in T cells identified Fas associated factor 1 (FAF1) as a miR-146a-regulated gene, which was critically involved in modulating T cell apoptosis.We have detected increased miR-146a in CD4+ T cells of RA patients and its close correlation with TNF-alpha levels. Our findings that miR-146a overexpression suppresses T cell apoptosis indicate a role of miR-146a in RA pathogenesis and provide potential novel therapeutic targets.

Abstract The advent of single-cell RNA sequencing has provided illuminating information on complex systems. However, large numbers of genes tend to be scarcely detected in common scRNAseq approaches due to technical dropout. Although bioinformatics approaches have been developed to approximate true expression profiles, assess the dropout events on single-cell transcriptomes is still consequently challenging. In this report, we present a new plate-based method for scRNAseq that relies on Tn5 transposase to tagment cDNA following second strand synthesis. By utilizing pre-amplification tagmentation step, scSTATseq libraries are insulated against technical dropout, allowing for detailed analysis of gene-gene co-expression relationships and mapping of pathway trajectories. The entire scSTATseq library construction workflow can be completed in 7 hours, and recover transcriptome information on up to 8,000 protein-coding genes. Investigation of osteoclast differentiation using this workflow allowed us to identify novel markers of interest such as Rab15. Overall, scSTATseq is an efficient and economical method for scRNAseq that compares favorably with existing workflows.

Abstract Behcet’s disease (BD) is a form of vasculitis characterized by complex multi-organ manifestations that may frequently recur and induce major tissue damage. Although genetic association studies have identified a number of risk factors, the etiology of BD and its tissue manifestations remains unknown, and the landscape of immune responses in BD is opaque, particularly in terms of inflammatory recurrence. In this study, we mapped the transcriptomes of the immune cell compartment in BD at single-cell resolution, sampling both circulation and affected skin in order to chart the immune interplay driving pathogenesis. Through comprehensive expression and communication analysis of the twenty major cell types identified, we observe striking mechanistic differences in immune response between BD skin lesions and peripheral circulation involving TNF signaling and T cell migration. Through integrated TCR sequencing, we further discover a pattern of clonal sharing between circulating and skin CD8+T cell populations along a trajectory defined by the acquisition of tissue-residential properties. In addition, we also identify a population of expanded CD4+ Tregs with the propensity to produce IL-32. Instead of suppressing effector T cell proliferation and function, IL-32 triggers increased expression of CD97, and may thus encourage prolonged local T cell activity in the skin. Collectively, our data serve to advance understandings of contributions of varying immune cell types to BD pathogenesis in the vasculature and skin, as well as the lifecycle patterns of T cells clones in this context. These data may also assist in further investigations of the mechanisms contributing to Treg dysfunction in systemic autoimmunity, while generating a conceptual model of T cell function contributing to BD recurrence.

Recent advances in bioinformatics analyses have led to the development of novel tools enabling the capture and trajectory mapping of single-cell RNA sequencing (scRNAseq) data. However, there is a lack of methods to assess the contributions of biological pathways and transcription factors to an overall developmental trajectory mapped from scRNAseq data. In this manuscript, we present a simplified approach for trajectory inference of pathway significance (TIPS) that leverages existing knowledgebases of functional pathways and transcription factor targets to enable further mechanistic insights into a biological process. TIPS returns both the key pathways whose changes are associated with the process of interest, as well as the individual genes that best reflect these changes. TIPS also provides insight into the relative timing of pathway changes, as well as a suite of visualizations to enable simplified data interpretation of scRNAseq libraries generated using a wide range of techniques. The TIPS package can be run through either a web server, or downloaded as a user-friendly GUI run in R, and may serve as a useful tool to help biologists perform deeper functional analyses and visualization of their single-cell and/or large cohort RNAseq data.

Summary The immunomodulatory cellular network that triggers early inflammation and demyelination, the key steps in multiple sclerosis (MS) pathogenesis remains poorly characterized. Here, we demonstrate that overactivation of Wnt pathway promotes pathological transformation of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) to replicate pathological OPCs in human MS. In mouse experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), pathological OPCs attract CD4 + T-helper 1 (Th1) cells into the spinal cord and brain through CC-chemokine ligand 4 (CCL4), whilst OPCs cooperate with Th1 cells inducing transformation of cytotoxic macrophages that execute early demyelination. Simultaneously, Th1 cells and cytotoxic macrophages upregulate Wnt signaling and CCL4 expression in OPCs, thus exerting positive feedback onto the OPC-immune cascade and establishing a vicious cycle propagating EAE pathogenesis. Breaking this cascade by targeting CCL4 reduces immune cell infiltration, alleviates demyelination, and attenuates EAE severity. Our findings demonstrate a closely coordinated network of OPCs and immune cells therefore providing an alternative insight into MS pathophysiology.

High-throughput sequencing for transcriptome profiling is an increasingly accessible and important tool for biological research. However, accurate profiling of small cell populations remains challenging due to issues with gene detection sensitivity and experimental complexity. Here we describe a streamlined RNAseq protocol (EASY RNAseq) for sensitive transcriptome assessment starting from low amount of input materials. EASY RNAseq is technically robust enough for sequencing small pools of homogenous and heterogeneous cells, recovering higher numbers of genes and with a more even expression distribution pattern than other commonly used methods. Application of EASY RNAseq to single human embryos at the 8-cell stage was able to achieve detection of 70% protein-coding genes. This workflow may thus serve as a useful tool for sensitive interrogation of rare cell populations.

The percentage of MDSC population in peripheral blood is significantly increased in lung cancer patients. The accumulation of MDSC contributes to the development of a tumourassociated immune suppressive environment. But the mechanism mediating MDSC accumulation in lung cancer patients is elusive. We found that exosomes from Lewis lung cancer cells (LLC-Exo) can be taken up by the mice bone marrow cells and then promote MDSC expansion, which enhance tumour growth. Mechanistically, during the induction of MDSC from the bone marrow cells, miR-21a from LLC-Exo can stimulate BM cells to produce more IL-6 by inhibiting pdcd4 expression post-transcriptionally. Autocrine IL-6 induces tyrosine 705(Y705) of STAT3 to be phosphorylated during MDSC expansion. LLC-Exo with miR-21a deletion lost its ability to stimulate IL-6 production, STAT3 activation and MDSC expansion. These results demonstrate that lung cancer cell-derived exosomes promote functional MDSC expansion through activation of miR-21a/PDCD4/IL-6/STAT3 pathway.