The purpose of this study was to analyze factors affecting proton stopping-power-ratio (SPR) estimations and range uncertainties in proton therapy planning using the standard stoichiometric calibration. The SPR uncertainties were grouped into five categories according to their origins and then estimated based on previously published reports or measurements. For the first time, the impact of tissue composition variations on SPR estimation was assessed and the uncertainty estimates of each category were determined for low-density (lung), soft, and high-density (bone) tissues. A composite, 95th percentile water-equivalent-thickness uncertainty was calculated from multiple beam directions in 15 patients with various types of cancer undergoing proton therapy. The SPR uncertainties (1σ) were quite different (ranging from 1.6% to 5.0%) in different tissue groups, although the final combined uncertainty (95th percentile) for different treatment sites was fairly consistent at 3.0-3.4%, primarily because soft tissue is the dominant tissue type in the human body. The dominant contributing factor for uncertainties in soft tissues was the degeneracy of Hounsfield numbers in the presence of tissue composition variations. To reduce the overall uncertainties in SPR estimation, the use of dual-energy computed tomography is suggested. The values recommended in this study based on typical treatment sites and a small group of patients roughly agree with the commonly referenced value (3.5%) used for margin design. By using tissue-specific range uncertainties, one could estimate the beam-specific range margin by accounting for different types and amounts of tissues along a beam, which may allow for customization of range uncertainty for each beam direction.

Abstract The emergence of SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2) variants and “anatomical escape” characteristics threaten the effectiveness of current coronavirus disease (COVID-19) vaccines. There is an urgent need to understand the immunological mechanism of broad-spectrum respiratory tract protection to guide broader vaccines development. In this study, we investigated immune responses induced by an NS1-deleted influenza virus vectored intranasal COVID-19 vaccine (dNS1-RBD) which provides broad-spectrum protection against SARS-CoV-2 variants. Intranasal delivery of dNS1-RBD induced innate immunity, trained immunity and tissue-resident memory T cells covering the upper and lower respiratory tract. It restrained the inflammatory response by suppressing early phase viral load post SARS-CoV-2 challenge and attenuating pro-inflammatory cytokine ( IL-6, IL-1B , and IFN- γ) levels, thereby reducing excess immune-induced tissue injury compared with the control group. By inducing local cellular immunity and trained immunity, intranasal delivery of NS1-deleted influenza virus vectored vaccine represents a broad-spectrum COVID-19 vaccine strategy to reduce disease burden.

Abstract Infiltration of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) leads to Immunosuppressive tumor microenvironment (TME), which is one of the major causes for low objective response rates of immune checkpoint blockade (ICB) therapy. Here, we report that chemical inhibition of p38α reverses this MDSC-induced immunosuppressive TME and improves the immunotherapy efficacy in triple negative breast cancer (TNBC). Firstly, by combining the tumor immunological phenotype (TIP) gene signature and high throughput sequencing based high throughput screening (HTS 2 ), we identified that ponatinib significantly inhibits the expression of “cold” tumor associated chemokines CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. This inhibition decreases the infiltration of MDSCs and consequently increased the accumulation of “hot” tumor associated T cells and NK cells and thus reverses the immunosuppressive TME. Then, by multiple preclinical models, we found that ponatinib significantly inhibits tumor growth in a TME-dependent manner and enhances the efficacy of anti-PD-L1 immunotherapy on TNBC in vivo . Notably, ponatinib exhibits no significant inhibition on immune cells in mouse spleens. Mechanistically, ponatinib directly inhibits the kinase activity of p38α, which results in the reduction of the phosphorylation of STAT1 at Ser727, and thus the decreased expression of CXCL1 and CXCL2 in cancer cells. Our study provided the therapeutic potential of combining p38α inhibition with ICB for the treatment of TNBC.

Purpose: Proton FLASH has been investigated using cyclotron and synchrocyclotron beamlines but not synchrotron beamlines. We evaluated the impact of dose rate (ultra-high [UHDR] vs. conventional [CONV]) and beam configuration (shoot-through [ST] vs. spread-out-Bragg-peak [SOBP]) on acute radiation-induced gastrointestinal toxicity (RIGIT) in mice. We also compared RIGIT between synchrotron-based protons and linac-based electrons with matched mean dose rates. Methods and Materials: We administered abdominal irradiation (12-14 Gy single fraction) to female C57BL/6J mice with an 87 MeV synchrotron-based proton beamline (2 cm diameter field size as a lateral beam). Dose rates were 0.2 Gy/s (S-T pCONV), 0.3 Gy/s (SOBP pCONV), 150 Gy/s (S-T pFLASH), and 230 Gy/s (SOBP pFLASH). RIGIT was assessed by the jejunal regenerating crypt assay and survival. We also compared responses to proton [pFLASH and pCONV] with responses to electron CONV (eCONV, 0.4 Gy/s) and electron FLASH (eFLASH, 188-205 Gy/s). Results: The number of regenerating jejunal crypts at each matched dose was lowest for pFLASH (similar between S-T and SOBP), greater and similar between pCONV (S-T and SOBP) and eCONV, and greatest for eFLASH. Correspondingly, mice that received pFLASH SOBP had the lowest survival rates (50% at 50 days), followed by pFLASH S-T (80%), and pCONV SOBP (90%), but 100% of mice receiving pCONV S-T survived (log-rank P = 0.047 for the four groups). Conclusions: Our findings are consistent with an increase in RIGIT after synchrotron-based pFLASH versus pCONV. This negative proton-specific FLASH effect versus linac-based electron irradiation underscores the importance of understanding the physical and biological factors that will allow safe and effective clinical translation.

Multiple primary lung tumor is garnering attention from clinicians, with adenocarcinoma emerging as the predominant histological type. Because of the heterogeneity and diffuse distribution of lesions in the same patient, the treatment of multiple primary lung adenocarcinoma (MPLA) is a significant challenge. As a kind of variation unaffected by tumor heterogeneity, germline alterations may play a key role in the development of MPLA. Here, whole-exome sequencing (WES) of peripheral blood was employed to obtain germline alteration data. Intergroup comparative analyses on rare and deleterious alterations of MPLA, solitary lung adenocarcinoma, and healthy individuals in a MPLA family were performed to clarify the candidate alterations. WES and targeted Sanger sequencing were performed in 27 disseminated MPLA patients to detect the mutation site that had been screened. A rare and deleterious germline alteration, EPHB4R91H, was found in all of the patients of an MPLA family and a patient with disseminated MPLA. It was revealed that EPHB4R91H was able to enhance the proliferation, migration, and invasion ability of A549 cells through increased binding affinity to ephrinB2, which in turn activated the EPHB4/ERK/JNK/MAPK pathway. Our findings corroborate that germline alterations are involved in the development of MPLA. And it was found for the first time that the EPHB4R91H mutation promotes the development of MPLA by enhancing its affinity for ephrinB2 and thereby active EPHB4/ERK/JNK/MAPK pathway.

Abstract Introduction Evidence of the optimal blood pressure target for older people with disability in long-term care is limited. We aim to estimate the associations of blood pressure with all-cause and cause-specific mortality in older people with different profiles of disability. Methods This prospective cohort study was based on the government-led long-term care program in Chengdu, China, including 41,004 consecutive disabled adults aged ≥60 years. The association between blood pressure and mortality was analysed with doubly robust estimation, which combined exposure model by inverse probability weighting and outcome model fitted with Cox regression. The non-linearity was examined by restricted cubic spline. The primary endpoint was all-cause mortality, and the secondary endpoints were cardiovascular and non-cardiovascular mortality. Results The associations between systolic blood pressure (SBP) and all-cause mortality were close to a U-shaped curve in mild–moderate disability group (Barthel index ≥40), and a reversed J-shaped in severe disability group (Barthel index <40). In mild–moderate disability group, SBP < 135 mmHg was associated with elevated all-cause mortality risks (HR 1.21, 95% CI, 1.10–1.33), compared to SBP between 135–150 mmHg. In severe disability group, SBP <150 mmHg increased all-cause mortality risks (HR 1.21, 95% CI, 1.16–1.27), compared to SBP between 150–170 mmHg. The associations were robust in subgroup analyses in terms of age, cardiovascular comorbidity and antihypertensive treatment. Diastolic blood pressure (DBP) < 67 mmHg (HR 1.29, 95% CI, 1.18–1.42) in mild–moderate disability group and < 79 mmHg (HR 1.15, 95% CI, 1.11–1.20) in severe disability group both demonstrated an increased all-cause mortality risk. Conclusion The optimal blood pressure range was higher in older long-term care people with severe disability than those with mild–moderate disability. This study provides new evidence for optimal individualised management of blood pressure in disabled older people in long-term care settings.