Single-cell transcriptomics has allowed unprecedented resolution of cell types/states in the human lung, but their spatial context is less well defined. To (re)define tissue architecture of lung and airways, we profiled five proximal-to-distal locations of healthy human lungs in depth using multi-omic single cell/nuclei and spatial transcriptomics (queryable at lungcellatlas.org ). Using computational data integration and analysis, we extend beyond the suspension cell paradigm and discover macro and micro-anatomical tissue compartments including previously unannotated cell types in the epithelial, vascular, stromal and nerve bundle micro-environments. We identify and implicate peribronchial fibroblasts in lung disease. Importantly, we discover and validate a survival niche for IgA plasma cells in the airway submucosal glands (SMG). We show that gland epithelial cells recruit B cells and IgA plasma cells, and promote longevity and antibody secretion locally through expression of CCL28, APRIL and IL-6. This new 'gland-associated immune niche' has implications for respiratory health.

Abstract Almost all differentiated mammalian cells have primary cilia on their surface. Ciliary dysfunction causes ciliopathy in humans. Centrosomal protein 290 (CEP290) is a ciliary protein that causes ciliopathies, localizes at the cilial base in ciliated cells, whereas it localizes to the centrosome in non-ciliated proliferating cells. The cilia-dependent function of CEP290 has been extensively studied; however, the cilia-independent function, which is likely responsible for the wider phenotypic spectra of CEP290-related ciliopathies, remains largely unknown. Here, we examined cilia-independent functions of CEP290 in non-ciliated cells. Our study showed that Cep290 function loss suppresses microtubule elongation due to microtubule organizing center malfunction. Surprisingly, CEP290 forms a complex with the adenomatous polyposis coli (APC) protein encoded by the adenomatous polyposis coli gene. The APC-CEP290 complex exists in the centrosome and on microtubule fibers. Notably, the reduced focal adhesion formation is likely responsible for the Cep290 mutant phenotypes, including impaired directed cell migration, shrunken cell shape, and reduced adhesive capacity to the extracellular matrix. The APC-CEP290 complex is consistently important for transporting a focal adhesion molecule, paxillin, to focal adhesions in non-ciliated cells. Thus, our findings provide a novel platform to better understand the ciliopathies.

Nephrolithiasis is a common urological trait disorder with acute pain. Although previous studies have identified various genetic variations associated with nephrolithiasis, the host genetic factors remain largely unidentified. To identify novel nephrolithiasis loci in the Japanese population, we performed large-scale GWAS (Genome wide association study) using 11,130 cases and 187,639 controls, followed by a replication analysis using 2,289 cases and 3,817 controls. The analysis identified 14 significant loci, including 9 novel loci on 2p23.2-3, 6p21.2, 6p12.3, 6q23.2, 16p12.3, 16q12.2, 17q23.2, 19p13.12, and 20q13.2. Interestingly, 10 of the 14 regions showed a significant association with any of 16 quantitative traits, including metabolic, kidney-related, and electrolyte traits, suggesting a common genetic background among nephrolithiasis patients and these quantitative traits. Four novel loci are related to the metabolic pathway, while the remaining 10 loci are associated with the crystallization pathway. Our findings demonstrate the crucial roles of genetic variations in the development of nephrolithiasis.

The etiology of pancreatic cancer remains largely unknown. Here, we report the results of a meta-analysis of three genome-wide association studies (GWASs) comprising 2,039 pancreatic cancer cases and 32,592 controls, the largest sample size in the Japanese population. We identified 3 (13q12.2, 13q22.1, and 16p12.3) genome-wide significant loci (P<5.0×10-8) and 4 suggestive loci (P<1.0×10-6) for pancreatic cancer. Of these risk loci, 16p12.3 is novel; the lead SNP maps to rs78193826 (odds ratio (OR)=1.46, 95% CI=1.29-1.66, P=4.28×10-9), an Asian-specific, nonsynonymous glycoprotein 2 (GP2) gene variant predicted to be highly deleterious. Additionally, the gene-based GWAS identified a novel gene, KRT8, which is linked to exocrine pancreatic and liver diseases. The identified GP2 gene variants were pleiotropic for multiple traits, including type 2 diabetes, hemoglobin A1c (HbA1c) levels, and pancreatic cancer. Mendelian randomization analyses corroborated causality between HbA1c and pancreatic cancer. These findings suggest that GP2 gene variants are associated with pancreatic cancer susceptibility in the Japanese population, prompting further functional characterization of this locus.

Abstract Background Intestinal atresia (IA) is a congenital gut obstruction caused by the absence of gut opening. Genetic factors are assumed to be critical for the development of IA, in addition to accidental vascular insufficiency or mechanical strangulation. However, the molecular mechanism underlying IA remains poorly understood. Results In this study, to better understand such a mechanism, we isolated a mutant of Oryzias latipes (the Japanese rice fish known as medaka) generated by N-ethyl-N-nitrosourea mutagenesis, in which IA develops during embryogenesis. Positional cloning identified a nonsense mutation in the myosin phosphatase target subunit 1 ( mypt1 ) gene. Consistent with known Mypt1 function, the active form of myosin regulatory light chain (MRLC), which is essential for actomyosin contraction, and F-actin were ectopically accumulated in the intestinal epithelium of mutant embryos, whereas cell motility, proliferation and cell death were not substantially affected. Corresponding to the accumulation site of F-actin/active MRLC, the intestinal epithelium architecture was disordered. Importantly, blebbistatin, a non-muscle myosin inhibitor, attenuated the development of IA in the mutant. Conclusions Cytoskeletal contraction governed by mypt1 regulates the integrity of the embryonic intestinal epithelium. This study provides new insight into our understanding of the mechanism of IA development in humans. Bullet Points Medaka mypt1 mutants display intestinal atresia. The level of phosphorylated myosin regulatory light chain was higher in mypt1 mutant embryos than in wild-type embryos. The levels of F-actin appeared elevated in the intestinal epithelium of mypt1 mutants. Blebbistatin, an inhibitor of non-muscle myosin II, rescued intestinal atresia in mypt1 mutant embryos.