Neonatal and infant immune responses are characterized by a limited capability to generate protective Ab titers and memory B cells as seen in adults. Multiple studies support an immature or even impaired character of umbilical cord blood (UCB) B cells themselves. In this study, we provide a comprehensive molecular and functional comparison of B cell subsets from UCB and adult peripheral blood. Most UCB B cells have a mature, naive B cell phenotype as seen in adults. The UCB Ig repertoire is highly variable but interindividually conserved, as BCR clonotypes are frequently shared between neonates. Furthermore, UCB B cells show a distinct transcriptional program that confers accelerated responsiveness to stimulation and facilitated IgA class switching. Stimulation drives extensive differentiation into Ab-secreting cells, presumably limiting memory B cell formation. Humanized mice suggest that the distinctness of UCB versus adult B cells is already reflected by the developmental program of hematopoietic precursors, arguing for a layered B-1/B-2 lineage system as in mice, albeit our findings suggest only partial comparability to murine B-1 cells. Our study shows that UCB B cells are not immature or impaired but differ from their adult mature counterpart in a conserved BCR repertoire, efficient IgA class switching, and accelerated, likely transient response dynamics.

Abstract The human infant B cell system is considered premature or impaired. Here we show that most cord blood B cells are mature and functional as seen in adults, albeit with distinct transcriptional programs providing accelerated responsiveness to T cell-independent and T cell-dependent stimulation and facilitated IgA class switching. Stimulation drives extensive differentiation into antibody-secreting cells, thereby presumably limiting memory B cell formation. The neonatal Ig-repertoire is highly variable, but conserved, showing recurrent B cell receptor (BCR) clonotypes frequently shared between neonates. Our study demonstrates that cord blood B cells are not impaired but differ from their adult counterpart in a conserved BCR repertoire and rapid but transient response dynamics. These properties may account for the sensitivity of neonates to infections and limited effectivity of vaccination strategies. Humanized mice suggest that the distinctness of cord blood versus adult B cells is already reflected by the developmental program of hematopoietic precursors, arguing for a layered B-1/B-2 lineage system as in mice. Still, our findings reveal overall limited comparability of human cord blood B cells and murine B-1 cells. Significance Statement Neonates and infants suffer from enhanced susceptibility to infections. Our study contrasts with the current concept of a premature or impaired B cell system in neonates, by showing that most cord blood B cells are mature and functional. However, their responses are rapid but provide only short-term protection, which may help to improve infant vaccination strategies. We propose an altered perspective on the early human B cell system, which looks similar to but functions differently from the adult counterpart. Finally, our analysis indicates that cord blood- and adult B cell development occur layered as in mice, but certain mouse models still may offer a limited view on human neonatal B cell immunity.

Abstract Single-cell RNAseq/VDJseq of tumor cells and normal residual B (NRB) cells from peripheral blood of chronic lymphocytic leukemia (CLL) patients identified three distinct tumor subsets according to phenotype, transcriptome, and immunoglobulin-V-gene (IgV)-mutations. Two major subsets share a typical CLL phenotype but differ in signaling, metabolism and cell cycle control, indicating that the circulating CLL pool is shaped by two states of activity. The third CLL subset shows the phenotype, proliferation capacity and extensive IgV-mutation diversity of normal CD5 + memory B cells. This previously unrecognized CLL tumor subset, which intermingles with NRB cells, was confirmed in 33 IgV-mutated (M-CLL) and IgV-unmutated (U-CLL) cases. Longitudinal IgV-mutation phylogenetics suggest that these NRB-associated CLL cells are generated pathogenetically early, mostly in germinal center reactions, and archive the individual IgV-diversification program, which is conserved throughout CLL course. Our study suggests that diversity is established early in CLL, that each tumor is composed of multiple subclonal expansions, and subclonal evolution can be depicted by IgV-mutation phylogenetics.

While quantitative proteomics is a key technology in biological research, the routine industry and diagnostics application is so far still limited by a moderate throughput, data consistency and robustness. In part, the restrictions emerge in the proteomics dependency on nanolitre/minute flow rate chromatography that enables a high sensitivity, but is difficult to handle on large sample series, and on the stochastic nature in data-dependent acquisition strategies. We here establish and benchmark a label-free, quantitative proteomics platform that uses microlitre/minute flow rate chromatography in combination with data-independent SWATH acquisition. Being able to largely compensate for the loss of sensitivity by exploiting the analytical capacities of microflow chromatography, we show that microLC-SWATH-MS is able to precisely quantify up to 4000 proteins in an hour or less, enables the consistent processing of sample series in high-throughput, and gains quantification precisions comparable to targeted proteomic assays. MicroLC-SWATH-MS can hence routinely process hundreds to thousands of samples to systematically create precise, label free quantitative proteomes.

Intratumor heterogeneity is intrinsic to cancer pathogenesis and evolution, although little is known about how it relates to the differentiation trajectories of the tumor9s cell-of-origin. Nodal B-cell non-Hodgkin lymphomas are a diverse set of cancers thought to originate from distinct stages of B-cell maturation. Through a single-cell multi-omic and spatial atlas of diffuse large B-cell, mantle cell, follicular, and marginal zone lymphomas along with reactive lymph nodes (n=51), we found multiple B-cell maturation states coexist within the same tumors. Intratumor maturation states emerged from the same cell-of-origin, revealing that maturation remains plastic in malignancy. The maturation state composition varied across entities and tumors, which included mixtures of cell-of-origin subtypes. Intratumor maturation states inhabited unique spatial niches, which typically retained their maturation-associated cellular interactions and regulatory networks. Intratumor maturation states showed distinct expression patterns of genetic variants, suggesting that maturation and genetic aberrations are intertwined. Our findings put forward a transformative model for cancer pathogenesis, where differentiation continues in malignancy and is central to tumor heterogeneity and evolution.