β-Thalassemia is a global health issue, caused by mutations in the HBB gene. Among these mutations, HBB −28 (A>G) mutations is one of the three most common mutations in China and Southeast Asia patients with β-thalassemia. Correcting this mutation in human embryos may prevent the disease being passed onto future generations and cure anemia. Here we report the first study using base editor (BE) system to correct disease mutant in human embryos. Firstly, we produced a 293T cell line with an exogenous HBB −28 (A>G) mutant fragment for gRNAs and targeting efficiency evaluation. Then we collected primary skin fibroblast cells from a β-thalassemia patient with HBB −28 (A>G) homozygous mutation. Data showed that base editor could precisely correct HBB −28 (A>G) mutation in the patient's primary cells. To model homozygous mutation disease embryos, we constructed nuclear transfer embryos by fusing the lymphocyte or skin fibroblast cells with enucleated in vitro matured (IVM) oocytes. Notably, the gene correction efficiency was over 23.0% in these embryos by base editor. Although these embryos were still mosaic, the percentage of repaired blastomeres was over 20.0%. In addition, we found that base editor variants, with narrowed deamination window, could promote G-to-A conversion at HBB −28 site precisely in human embryos. Collectively, this study demonstrated the feasibility of curing genetic disease in human somatic cells and embryos by base editor system.

The development of blood-based multi-biomarker panels for screening diabetic patients, and as an easy-to-access tool for identifying individuals at greatest risk of developing diabetic kidney disease (DKD) and its progression, is essential. However, conventional blood biomarker-based methodologies (e.g. clinical tests and ELISA) are unable to predict DKD progression with high sensitivity and specificity. To overcome these challenges, we developed a deep, untargeted plasma proteome profiling technology (Proteonano platform) to identify potential multiple protein biomarkers involved in DKD progression. The Proteonano technology is an affinity selective mass spectrometric platform that comprises nanoparticle-based affinity binders (nanobinders) for low abundant protein enrichment, automated workflow for parallel sample preparation, and machine learning empowered bioinformatic software for data analysis. Using the Proteonano platform, we performed untargeted proteomics on 75 subjects (DKD progressors, n = 30; DKD non-progressors, n = 45) and identified an average of 953 +/- 80 (AVG +/- SD) protein groups, with a wide dynamic range of 8 orders of magnitude (with the lowest concentration down to 3.00 pg/mL). Among these, 38 proteins were differentially expressed between DKD progressors relative to non-progressors, and the predictive power for these proteins were assessed. Further, we performed random forest and LASSO analyses for additional variable selection. Variables selected by these approaches were assessed by Akaike information criterion method followed by ROC analysis, which identified a combination of multiple proteins (including VWF, PTGDS, B2M, BT3A2, and LCAT) that showed excellent predictive power over current methods, with an area under the curve value up to 0.97. Some of these plasma proteins are not previously recognized in the context of DKD progression, suggesting they are novel biomarkers. Our studies pave the way to develop multi-biomarker panels for DKD progression management. This study suggests that the Proteonano technology platform reported here can be employed as an established workflow enabling untargeted deep proteomic analysis to identify highly discriminative biomarkers for precise medicine.

Abstract Pediatric B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) is a highly heterogeneous disease. According to large-scale RNA sequencing (RNA-seq) data, B-ALL patients can be divided into more than 10 subgroups. However, many genomic defects associated with resistance mechanisms have not yet been identified. As an individual clinical tool for molecular diagnostic risk classification, RNA-seq and gene expression pattern-based therapy could be potential upcoming strategies. In this study, we retrospectively analyzed the RNA-seq gene expression profiles of 45 children whose molecular diagnostic classifications were inconsistent with the response to chemotherapy. The relationship between the transcriptome and chemotherapy response was analyzed. Fusion gene identification was conducted for the included patients who did not have known high-risk associated fusion genes or gene mutations. The most frequently detected fusion gene pair in the high-risk group was the DHRSX duplication, which is a novel finding. Fusions involving ABL1 , LMNB2 , NFATC1 , PAX5 , and TTYH3 at onset were more frequently detected in the high-risk group, while fusions involving LFNG , TTYH3 , and NFATC1 were frequently detected in the relapse group. According to the pathways involved, the underlying drug resistance mechanism is related to DNA methylation, autophagy, and protein metabolism. Overall, the implementation of an RNA-seq diagnostic system will identify activated markers associated with chemotherapy response, and guide future treatment adjustments.

Hemophagocytic syndrome (HPS) is a rapidly progressive and highly fatal disease, and is even more complex when it occurs during pregnancy. Currently, the HLH-94 protocol is commonly used for treatment for HPS, with ruxolitinib being mostly used for salvage therapy. Here, we report a pregnant woman who presented with fever, thrombocytopenia, splenomegaly, and subsequently developed into severe pneumonia and multiple organ dysfunction(MODS). The patient was diagnosed as HPS based on clinical manifestations, laboratory indexes, and hemophagocytosis observed in bone marrow aspirate smear. After receiving ruxolitinib as induction therapy combined with HLH-94 protocol, the patient significantly improved and eventually cured.

Abstract Β-thalassemia is one of the global health burdens. The CD41-42 (-TCTT) mutation at HBB is the most prevalent pathogenic mutation of β-thalassemia in both China and Southeast Asia. Previous studies focused on repairing the HBB CD41-42 (-TCTT) mutation in β-thalassemia patient-specific induced pluripotent stem cells, which were subsequently differentiated into hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) for transplantation. In this study, we directly applied the CRISPR/Cas9-based gene editing therapy to correct the HBB CD41-42 (-TCTT) mutation in patient-derived HSPCs. The effective editing induced by Cas9:sgRNA ribonucleoprotein and single-stranded oligodeoxynucleotides (ssODNs) was confirmed in HUDEP-2 cell lines harboring the HBB CD41-42 (-TCTT) mutation. Further correction of heterozygote and homozygote HBB CD41-42 (-TCTT) mutations in patient-derived HSPCs resulted in a 13.4–40.8% increase in the proportion of HBB-expressing (HBB +) cells following erythroid differentiation in vitro. At 16 weeks post-xenotransplantation of the edited HSPCs into coisogenic immunodeficient mice, the reparation efficiency in engrafted bone marrow was 17.21% ± 3.66%. Multiparameter flow cytometric analysis of the engrafted bone marrow showed an increase in the percentage of HBB + cells without impairing the ability of engraftment, self-renewal, and multilineage hematopoietic repopulation of HSPCs. For the safety evaluation, 103 potential off-target sites were predicted by SITE-seq and CRISPOR, with one site displaying significant off-target editing. Since this off-target site is located in the intergenic region, it is presumed to pose minimal risk. Taken together, our study provides critical preclinical data supporting the safety and efficacy of the gene therapy approach for HBB CD41-42 (-TCTT) mutation.