Development of T helper (Th) 17 cells requires transforming growth factor (TGF)-β and interleukin (IL)-6 and is independent of the Th1 pathway. Although T cells that produce interferon (IFN)-γ are a recognized feature of Th17 cell responses, mice deficient for STAT4 and T-bet—two prototypical Th1 transcription factors—are protected from autoimmunity associated with Th17 pathogenesis. To examine the fate and pathogenic potential of Th17 cells and origin of IFN-γ-producing T cells that emerge during Th17 immunity, we developed IL-17F reporter mice that identify cells committed to expression of IL-17F and IL-17A. Th17 cells required TGF-β for sustained expression of IL-17F and IL-17A. In the absence of TGF-β, both IL-23 and IL-12 acted to suppress IL-17 and enhance IFN-γ production in a STAT4- and T-bet-dependent manner, albeit with distinct efficiencies. These results support a model of late Th17 developmental plasticity with implications for autoimmunity and host defense.

Global energy balance in mammals is controlled by the actions of circulating hormones that coordinate fuel production and utilization in metabolically active tissues. Bone-derived osteocalcin, in its undercarboxylated, hormonal form, regulates fat deposition and is a potent insulin secretagogue. Here, we show that insulin receptor (IR) signaling in osteoblasts controls osteoblast development and osteocalcin expression by suppressing the Runx2 inhibitor Twist2. Mice lacking IR in osteoblasts have low circulating undercarboxylated osteocalcin and reduced bone acquisition due to decreased bone formation and deficient numbers of osteoblasts. With age, these mice develop marked peripheral adiposity and hyperglycemia accompanied by severe glucose intolerance and insulin resistance. The metabolic abnormalities in these mice are improved by infusion of undercarboxylated osteocalcin. These results indicate the existence of a bone-pancreas endocrine loop through which insulin signaling in the osteoblast ensures osteoblast differentiation and stimulates osteocalcin production, which in turn regulates insulin sensitivity and pancreatic insulin secretion.

Unresectable glioblastoma (GBM) cells in the invading tumor edge can act as seeds for recurrence. The molecular and phenotypic properties of these cells remain elusive. Here, we report that the invading edge and tumor core have two distinct types of glioma stem-like cells (GSCs) that resemble proneural (PN) and mesenchymal (MES) subtypes, respectively. Upon exposure to ionizing radiation (IR), GSCs, initially enriched for a CD133+ PN signature, transition to a CD109+ MES subtype in a C/EBP-β-dependent manner. Our gene expression analysis of paired cohorts of patients with primary and recurrent GBMs identified a CD133-to-CD109 shift in tumors with an MES recurrence. Patient-derived CD133−/CD109+ cells are highly enriched with clonogenic, tumor-initiating, and radiation-resistant properties, and silencing CD109 significantly inhibits these phenotypes. We also report a conserved regulation of YAP/TAZ pathways by CD109 that could be a therapeutic target in GBM.

Genotype-phenotype association studies often combine phenotype data from multiple studies to increase power. Harmonization of the data usually requires substantial effort due to heterogeneity in phenotype definitions, study design, data collection procedures, and data set organization. Here we describe a centralized system for phenotype harmonization that includes input from phenotype domain and study experts, quality control, documentation, reproducible results, and data sharing mechanisms. This system was developed for the National Heart, Lung and Blood Institute’s Trans-Omics for Precision Medicine (TOPMed) program, which is generating genomic and other omics data for >80 studies with extensive phenotype data. To date, 63 phenotypes have been harmonized across thousands of participants from up to 17 TOPMed studies per phenotype. We discuss the challenges faced in this undertaking and how they were addressed. The harmonized phenotype data and associated documentation have been submitted to National Institutes of Health data repositories for controlled-access by the scientific community. We also provide materials to facilitate future harmonization efforts by the community, which include (1) the code used to generate the 63 harmonized phenotypes, enabling others to reproduce, modify or extend these harmonizations to additional studies; and (2) results of labeling thousands of phenotype variables with controlled vocabulary terms.

Abstract The highly lethal brain cancer glioblastoma undergoes dynamic changes in molecular profile and cellular phenotype throughout tumor core establishment and in primary-to-recurrent tumor progression. These dynamic changes allow glioblastoma tumors to escape from multimodal therapies, resulting in patient lethality. Here, we identified the emergence of dependence on NEK2-mediated EZH2 signaling, specifically in therapy-resistant tumor core-located glioblastoma cells. In patient-derived glioblastoma core models, NEK2 was required for in vivo tumor initiation, propagation, and radio-resistance. Mechanistically, in glioblastoma core cells, NEK2 binds with EZH2 to prevent its proteasome-mediated degradation in a kinase-dependent manner. Clinically, NEK2 expression is elevated in recurrent tumors after therapeutic failure as opposed to their matched primary untreated cases, and its high expression is indicative of worse prognosis. For therapeutic development, we designed a novel NEK2 kinase inhibitor CMP3a, which effectively attenuated growth of murine glioblastoma models and exhibited a synergistic effect with radiation therapy. Collectively, the emerging NEK2-EZH2 signaling axis is critical in glioblastoma, particularly within the tumor core, and the small molecule inhibitor CMP3a for NEK2 is a potential novel therapeutic agent for glioblastoma.