Importance Uncombable hair syndrome (UHS) is a rare hair shaft anomaly that manifests during infancy and is characterized by dry, frizzy, and wiry hair that cannot be combed flat. Only about 100 known cases have been reported so far. Objective To elucidate the genetic spectrum of UHS. Design, Setting, and Participants This cohort study includes 107 unrelated index patients with a suspected diagnosis of UHS and family members who were recruited worldwide from January 2013 to December 2021. Participants of all ages, races, and ethnicities were recruited at referral centers or were enrolled on their own initiative following personal contact with the authors. Genetic analyses were conducted in Germany from January 2014 to December 2021. Main Outcomes and Measures Clinical photographs, Sanger or whole-exome sequencing and array-based genotyping of DNA extracted from blood or saliva samples, and 3-dimensional protein modeling. Descriptive statistics, such as frequency counts, were used to describe the distribution of identified pathogenic variants and genotypes. Results The genetic characteristics of patients with UHS were established in 80 of 107 (74.8%) index patients (82 [76.6%] female) who carried biallelic pathogenic variants in PADI3 , TGM3 , or TCHH (ie, genes that encode functionally related hair shaft proteins). Molecular genetic findings from 11 of these 80 individuals were previously published. In 76 (71.0%) individuals, the UHS phenotype were associated with pathogenic variants in PADI3 . The 2 most commonly observed PADI3 variants account for 73 (48.0%) and 57 (37.5%) of the 152 variant PADI3 alleles in total, respectively. Two individuals carried pathogenic variants in TGM3 , and 2 others carried pathogenic variants in TCHH . Haplotype analyses suggested a founder effect for the 4 most commonly observed pathogenic variants in the PADI3 gene. Conclusions and Relevance This cohort study extends and gives an overview of the genetic variant spectrum of UHS based on molecular genetic analyses of the largest worldwide collective of affected individuals, to our knowledge. Formerly, a diagnosis of UHS could only be made by physical examination of the patient and confirmed by microscopical examination of the hair shaft. The discovery of pathogenic variants in PADI3 , TCHH , and TGM3 may open a new avenue for clinicians and affected individuals by introducing molecular diagnostics for UHS.

Abstract Background Monilethrix is a rare hereditary hair disorder that is characterised by a beaded hair shaft structure and increased hair fragility. Patients may also present with keratosis pilaris and nail changes. Research has identified three genes for autosomal-dominant monilethrix (KRT81, KRT83, and KRT86), and one gene for the autosomal-recessive form (DSG4). Objectives To investigate the genetic basis of autosomal-dominant monilethrix in families with no pathogenic variants in any of the known monilethrix genes, and to understand the mechanistic basis of variant pathogenicity using a cellular model. Methods Nine affected individuals from four unrelated families were included in this study. A clinical diagnosis of monilethrix was assigned based on clinical examination and/or trichoscopy. Exome sequencing (ES) was performed in six individuals to identify pathogenic variants, and Sanger sequencing was used for co-segregation and haplotype analyses. Cell culture experiments (immunoblotting, immunofluorescence, and reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) analyses) were used to confirm variant pathogenicity, to determine expression and subcellular localisation of proteins, and to identify a possible nonsense-mediated mRNA decay. Results In six affected individuals with clinically suggested monilethrix, ES led to the identification of the nonsense variant c.1081G>T; p.(Glu361*) in KRT31, which was subsequently identified in other affected members of these families by Sanger sequencing. This variant led to the abolition of both the last three amino acids of the 2B subdomain and the complete C-terminal tail domain of keratin 31. Immunoblotting demonstrated that when co-expressed with its binding partner keratin 85, the truncated keratin 31 was still expressed, albeit less abundantly than the wild type protein. Immunofluorescence revealed that p.(Glu361*) keratin 31 had an altered cytoskeletal localisation and formed vesicular-like structures in the cell cytoplasm near the cell membrane. RT-qPCR analysis did not generate evidence for a nonsense mediated decay of the mutant transcript. Conclusions This study is the first to identify pathogenic variants in KRT31 as a cause of autosomal-dominant monilethrix. This highlights the importance of hair keratin proteins in hair biology, and will increase the molecular diagnostic yield for rare ectodermal phenotypes of hair and nail tissues.

Abstract Multiplexed cellular imaging typically relies on the sequential application of detection probes, such as antibodies or DNA barcodes, which is complex and time-consuming. To address this, we developed here protein nanobarcodes, composed of combinations of epitopes recognized by specific sets of nanobodies. The nanobarcodes are read in a single imaging step, relying on nanobodies conjugated to distinct fluorophores, which enables a precise analysis of large numbers of protein combinations.

Gene overexpression by transient transfection of in vitro cultured model cell lines with plasmid DNA is a commonly used method for studying molecular aspects of human biology and pathobiology. However, there is accumulating evidence suggesting that human cells may actively secrete fragments of DNA and the implications of this phenomenon for in vitro cultured cells transiently transfected with foreign nucleic acids has been overlooked. Therefore, in the current study we investigated whether a cell-to-cell transmission of acquired plasmid DNA takes place in a commonly used human cell line model. We transiently transfected HEK293 cells with EGFP encoding plasmids to serve as donor cells and either co-cultured these with stably mCherry expressing recipient cells in different set-ups or transferred their culture medium to the recipient cells. We found that recipient cells produced EGFP after being co-cultured with donor cells but not when they were exposed to their culture medium. The employment of different co-culture set-ups excluded that the observed effect stemmed from technical artefacts and provided evidence that an intercellular plasmid transfer takes place requiring physical proximity between living cells. This phenomenon could represent a significant biological artefact for certain studies such as those addressing protein transmissions in prion diseases.

Alopecia areata (AA) is a common autoimmune disease characterised by sudden, non-scarring scalp/body hair loss [1]. The AA-clinical course is unpredictable, with wide inter-individual variability. This may involve spontaneous remission of the initial hair loss episode without recurrence, complete lack of hair re-growth or a chronic relapsing course involving episodes of varying extent and duration. Hair loss extent ranges from isolated and circumscribed bald patches (patchy AA), to a complete loss of the hair from the scalp (alopecia totalis; AT) or body (alopecia universalis; AU). The uncertain prognosis often has a major adverse psychological impact [2]. Comorbidity with chronic inflammatory disorders (CIDs) is common in AA and could be of relevance to prognosis and clinical management [3]. However, few studies have assessed associations between AA-clinical features and CID comorbidity status. Furthermore, available studies show wide methodological variation, and many have involved small to moderate cohorts assessed for only one AA-clinical feature and/or comorbidity profile. The clinically relevant hypothesis that distinct comorbidity profiles indicate distinct AA subtypes, as characterised by specific clinical features, thus warrants further investigation [4]. Here, we performed a comprehensive analysis of associations between comorbid CIDs and selected AA-clinical features of relevance to prognosis using self-report data from 2657 mainly Central European AA patients recruited via outpatient clinics, dermatology practitioners or AA self-support groups in Germany and Belgium (Table S1) [5]. All participants, or legal guardians, provided written informed consent. Early-onset AA was defined as AA age-of-onset ≤ 20 years. Severe AA was defined as a history of AT, AT/AU or AU during the most severe episode ever experienced. Prolonged AA was defined as a history of ≥ 1 AA episode of > 2 years' duration. Overall, 53.7% of the AA cohort reported ≥ 1 comorbid CID of any type; 44.5% reported ≥ 1 of the atopic CIDs atopic dermatitis (AD; 26.7%), bronchial asthma (13.4%) and/or rhinitis (26.7%); and 17.4% reported ≥ 1 comorbid non-atopic CID. The most frequent comorbid non-atopic CIDs were Hashimoto's thyroiditis (6.1%), vitiligo (4.6%), psoriasis (2.7%) and rheumatoid arthritis (1.7%) (Data S1). Table 1 highlights four key findings. Patients with comorbid AD, bronchial asthma or Hashimoto's thyroiditis were significantly more likely to report early-onset, severe and prolonged AA compared to patients with no comorbid CIDs (i.e., AA-only). Patients with comorbid rhinitis or vitiligo showed a significantly increased risk for prolonged AA. Comorbid bronchial asthma was associated with a higher risk for early-onset, severe or prolonged AA than comorbid AD or rhinitis. CID comorbidity status showed a more pronounced association with AA duration than with age-of-onset or severity. The number of self-reported atopic comorbidities was significantly higher in early-onset, severe and prolonged AA compared to late-onset, mild and non-prolonged disease, respectively. The odds for early-onset, severe and prolonged AA increased by a factor of 1.179, 1.130 and 1.202, respectively, per additional atopic comorbidity (Table S2). Compared to patients with AA-only, mean age-of-onset for AA was almost 10 years earlier in patients with AD + bronchial asthma + rhinitis, and around 5 years earlier in patients with one or two comorbid atopic diseases (Table 2). Although AA is considered a Th1-mediated autoimmune disorder, research has implicated the Th2-immune axis in AA pathobiology, and its involvement may be more pronounced in AA patients with comorbid atopic disorders [6]. A plausible hypothesis is that the extent of Th2 involvement in AA is an important modulator of disease course, which positively correlates with an increased risk for poor clinical outcomes. Our findings suggest that distinct comorbid constellations may indicate AA subtypes with differing prognoses [4]. AA patients with comorbid CIDs, particularly AD, bronchial asthma or Hashimoto's thyroiditis, may benefit from increased clinical monitoring and earlier therapeutic intervention. A.F. performed the statistical analyses, was involved in the interpretation of data and contributed to the writing of the manuscript. M.-T.S. supervised the statistical analyses, contributed to the design of the study and was involved in the interpretation of the data. Y.G., S.R., B.B., G.L., U.B.-P. and R.C.B. enrolled patients and were responsible for data collection. M.M.N. and R.C.B. were involved in the study design and data interpretation and contributed to the supervision. F.B.B. conceived, designed and supervised the study, interpreted the data and wrote the manuscript. All authors have been involved in the critical revision of the manuscript for important intellectual content. The authors thank the many patients who participated in this study. We are deeply grateful for the continuous support of Alopecia Areata Deutschland e.V. We thank Mrs. Christine Schmäl for her critical reading and language editing of the manuscript. Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL. The authors declare no conflicts of interest. The data that support the findings of this study are available from the corresponding author upon reasonable request. Data S1. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.