Prior to the introduction and dissemination of robot-assisted radical prostatectomy (RARP), population-based studies comparing open radical prostatectomy (ORP) and minimally invasive radical prostatectomy (MIRP) found no clinically significant difference in perioperative complication rates. Assess the rate of RARP utilization and reexamine the difference in perioperative complication rates between RARP and ORP in light of RARP's supplanting laparoscopic radical prostatectomy (LRP) as the most common MIRP technique. As of October 2008, a robot-assisted modifier was introduced to denote robot-assisted procedures. Relying on the Nationwide Inpatient Sample between October 2008 and December 2009, patients treated with radical prostatectomy (RP) were identified. The robot-assisted modifier (17.4x) was used to identify RARP (n = 11 889). Patients with the minimally invasive modifier code (54.21) without the robot-assisted modifier were classified as having undergone LRP and were removed from further analyses. The remainder were classified as ORP patients (n = 7389). All patients underwent RARP or ORP. We compared the rates of blood transfusions, intraoperative and postoperative complications, prolonged length of stay (pLOS), and in-hospital mortality. Multivariable logistic regression analyses of propensity score–matched populations, fitted with general estimation equations for clustering among hospitals, further adjusted for confounding factors. Of 19 462 RPs, 61.1% were RARPs, 38.0% were ORPs, and 0.9% were LRPs. In multivariable analyses of propensity score–matched populations, patients undergoing RARP were less likely to receive a blood transfusion (odds ratio [OR]: 0.34; 95% confidence interval [CI], 0.28–0.40), to experience an intraoperative complication (OR: 0.47; 95% CI, 0.31–0.71) or a postoperative complication (OR: 0.86; 95% CI, 0.77–0.96), and to experience a pLOS (OR: 0.28; 95% CI, 0.26–0.30). Limitations of this study include lack of adjustment for tumor characteristics, surgeon volume, learning curve effect, and longitudinal follow-up. RARP has supplanted ORP as the most common surgical approach for RP. Moreover, we demonstrate superior adjusted perioperative outcomes after RARP in virtually all examined outcomes.

Abstract Understanding kidney disease relies on defining the complexity of cell types and states, their associated molecular profiles and interactions within tissue neighbourhoods 1 . Here we applied multiple single-cell and single-nucleus assays (>400,000 nuclei or cells) and spatial imaging technologies to a broad spectrum of healthy reference kidneys (45 donors) and diseased kidneys (48 patients). This has provided a high-resolution cellular atlas of 51 main cell types, which include rare and previously undescribed cell populations. The multi-omic approach provides detailed transcriptomic profiles, regulatory factors and spatial localizations spanning the entire kidney. We also define 28 cellular states across nephron segments and interstitium that were altered in kidney injury, encompassing cycling, adaptive (successful or maladaptive repair), transitioning and degenerative states. Molecular signatures permitted the localization of these states within injury neighbourhoods using spatial transcriptomics, while large-scale 3D imaging analysis (around 1.2 million neighbourhoods) provided corresponding linkages to active immune responses. These analyses defined biological pathways that are relevant to injury time-course and niches, including signatures underlying epithelial repair that predicted maladaptive states associated with a decline in kidney function. This integrated multimodal spatial cell atlas of healthy and diseased human kidneys represents a comprehensive benchmark of cellular states, neighbourhoods, outcome-associated signatures and publicly available interactive visualizations.

A bstract Kidney Precision Medicine Project (KPMP) is building a spatially-specified human tissue atlas at the single-cell resolution with molecular details of the kidney in health and disease. Here, we describe the construction of an integrated reference tissue map of cells, pathways and genes using unaffected regions of nephrectomy tissues and undiseased human biopsies from 55 subjects. We use single-cell and -nucleus transcriptomics, subsegmental laser microdissection bulk transcriptomics and proteomics, near-single-cell proteomics, 3-D nondestructive and CODEX imaging, and spatial metabolomics data to hierarchically identify genes, pathways and cells. Integrated data from these different technologies coherently describe cell types/subtypes within different nephron segments and interstitium. These spatial profiles identify cell-level functional organization of the kidney tissue as indicative of their physiological functions and map different cell subtypes to genes, proteins, metabolites and pathways. Comparison of transcellular sodium reabsorption along the nephron to levels of mRNAs encoding the different sodium transporter genes indicate that mRNA levels are largely congruent with physiological activity.This reference atlas provides an initial framework for molecular classification of kidney disease when multiple molecular mechanisms underlie convergent clinical phenotypes.

Summary A library of well-characterized human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines from clinically healthy human subjects could serve as a useful resource of normal controls for in vitro human development, disease modeling, genotype-phenotype association studies, and drug response evaluation. We report generation and extensive characterization of a gender-balanced, racially/ethnically diverse library of hiPSC lines from 40 clinically healthy human individuals who range in age from 22-61. The hiPSCs match the karyotype and short tandem repeat identity of their parental fibroblasts, and have a transcription profile characteristic of pluripotent stem cells. We provide whole genome sequencing data for one hiPSC clone from each individual, genomic ancestry determination, and analysis of Mendelian disease genes and risks. We document similar transcriptomic profiles, single-cell RNA-seq derived cell clusters and physiology of cardiomyocytes differentiated from multiple independent hiPSC lines. This extensive characterization makes this hiPSC library a valuable resource for many studies on human biology.

Abstract Many data resources generate, process, store, or provide kidney related molecular, pathological, and clinical data. Reference ontologies offer an opportunity to support knowledge and data integration. The Kidney Precision Medicine Project (KPMP) team contributed to the representation and addition of 329 kidney phenotype terms to the Human Phenotype Ontology (HPO), and identified many subcategories of acute kidney injury (AKI) or chronic kidney disease (CKD). The Kidney Tissue Atlas Ontology (KTAO) imports and integrates kidney-related terms from existing ontologies (e.g., HPO, CL, and Uberon) and represents 259 kidney-related biomarkers. We also developed a precision medicine metadata ontology (PMMO) to integrate 50 variables from KPMP and CZ CellxGene data resources and applied PMMO for integrative kidney data analysis. The gene expression profiles of kidney gene biomarkers were specifically analyzed under healthy control or AKI/CKD disease statuses. This work demonstrates how ontology-based approaches support multi-domain data and knowledge integration in precision medicine.

Abstract Drug-induced gene expression profiles can identify potential mechanisms of toxicity. We focused on obtaining signatures for cardiotoxicity of FDA-approved tyrosine kinase inhibitors (TKIs) in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes. Using bulk transcriptomics profiles, we applied singular value decomposition to identify drug-selective patterns in cell lines obtained from multiple healthy human subjects. Cellular pathways affected by highly cardiotoxic TKIs include energy metabolism, contractile, and extracellular matrix dynamics. Projecting these pathways to single cell expression profiles indicates that TKI responses can be evoked in both cardiomyocytes and fibroblasts. Whole genome sequences of the cell lines, using outlier responses enabled us to correctly reidentify a genomic variant associated with anthracycline cardiotoxicity and predict genomic variants potentially associated with TKI cardiotoxicity. We conclude that mRNA expression profiles when integrated with publicly available genomic, pathway, and single cell transcriptomic datasets, provide multiscale predictive understanding of cardiotoxicity for drug development and patient stratification. One sentence summary Genes, pathways, and cell types of the human heart associated with antineoplastic drug cardiotoxicity.

Axonal regeneration in the mature CNS is limited by inhibitory factors within the extracellular environment. In this study, we show that histones H3 and H4 inhibit neurite outgrowth when applied to cortical neurons in vitro, and that this effect can be reversed by the addition of activated protein C (APC). Elevated levels of histones H3 and H4 were also detected in cerebrospinal fluid following CNS injury, and treatment with APC significantly increased axonal regeneration. Mechanistically, we have determined that histones activate a retrograde signaling cascade that results in phosphorylation of the transcription factor YB-1, and that neurite outgrowth is impaired when YB-1 is overexpressed in cortical neurons. These findings identify extracellular histones as a new class of growth-inhibiting molecules within the injured CNS.

ABSTRACT Background Marfan syndrome, caused by mutations in the gene for the extracellular matrix (ECM) glycoprotein fibrillin-1, leads to thoracic aortic aneurysms (TAAs). Phenotypic modulation of vascular smooth muscle cells (SMCs) and ECM remodeling are characteristics of both non-syndromic and Marfan aneurysms. The ECM protein fibronectin (FN) is elevated in the tunica media of TAAs and amplifies inflammatory signaling in endothelial and SMCs through its main receptor, integrin α5β1. We investigated the role of integrin α5-specific signals in Marfan mice in which the cytoplasmic domain of integrin α5 was replaced with that of integrin α2 (denoted α5/2 chimera). Methods We used α5/2 chimera mouse crossed with Fbn1 mgR/mgR genetic background (mgR, a mouse model of Marfan syndrome) to compare the survival rate and pathogenesis of TAAs among wild type, α5/2, mgR and α5/2; mgR mice. Further biochemical and microscopic analysis of porcine and mouse aortic SMCs allowed us to identify the molecular mechanisms by which FN affects SMCs and subsequent development of TAAs. Results FN was elevated in the thoracic aortas from Marfan patients, in non-syndromic aneurysms and in the mgR mouse model of Marfan syndrome. The α5/2 mutation greatly prolonged survival of Marfan mice, with improved elastic fiber integrity, mechanical properties, SMC density, and SMC contractile gene expression. Furthermore, in vitro, plating of wild-type, but not α5/2, SMCs on FN decreased contractile gene expression and activated inflammatory pathways. These effects correlated with increased NF-kB activation and immune cell infiltration in the mgR aortas, which was rescued in the α5/2 mgR aortas. Conclusions FN-integrin α5 signaling is a significant driver of TAA in the mgR mouse model. This pathway warrants further investigation as a therapeutic target.

Over the last decades, several features of obesity have been identified at behavioral, physiological, endocrine and genomic levels, and they have revealed the complexity of the disease; obesity results from a combination of genetic predisposition, endocrine disorders, and dysregulation of both food intake and energy expenditure. This complexity makes the development of new therapeutic regimens challenging and bariatric surgery is still the treatment of choice for many obese patients. Given the need for noninvasive therapeutic intervention strategies, we sought to systematically study the biological manifestations of obesity in peripheral organs. We analyzed publicly available datasets of genes, genomic determinants, and levels of obesity-related hormones in the blood, using a combination of methodologies, including graph theory and dynamical modeling, that allow for the integration of different types of datasets. The analysis revealed tissue- and organ-specific metabolic impairments and potential new drug targets. All the data are organized into a tissue/organ-based subcellular-function atlas for human obesity. The data show that the complexity of the obesity arises due to the multiplicity of subcellular processes in different peripheral organs.