Inappropriate activation of the Hedgehog (Hh) signaling pathway has been implicated in a diverse spectrum of cancers, and its pharmacological blockade has emerged as an anti-tumor strategy. While nearly all known Hh pathway antagonists target the transmembrane protein Smoothened (Smo), small molecules that suppress downstream effectors could more comprehensively remediate Hh pathway-dependent tumors. We report here four Hh pathway antagonists that are epistatic to the nucleocytoplasmic regulator Suppressor of Fused [Su(fu)], including two that can inhibit Hh target gene expression induced by overexpression of the Gli transcription factors. Each inhibitor has a unique mechanism of action, and their phenotypes reveal that Gli processing, Gli activation, and primary cilia formation are pharmacologically targetable. We further establish the ability of certain compounds to block the proliferation of cerebellar granule neuron precursors expressing an oncogenic form of Smo, and we demonstrate that Hh pathway inhibitors can have tissue-specific activities. These antagonists therefore constitute a valuable set of chemical tools for interrogating downstream Hh signaling mechanisms and for developing chemotherapies against Hh pathway-related cancers.

Abstract Global profile of gene expression at single-cell resolution remains to be determined for primates. Using a recently developed technology (“Stereo-seq”), we have obtained a comprehensive single-cell spatial transcriptome map at the whole-brain level for cynomolgus monkeys, with ∼600 genes per cell for 10 μm-thick coronal sections (up to 15 cm 2 in size). Large-scale single-nucleus RNA-seq analysis for ∼1 million cells helped to identify cell types corresponding to Stereo-seq gene expression profiles, providing a 3-D cell type atlas of the monkey brain. Quantitative analysis of Stereo-seq data revealed molecular fingerprints that mark distinct neocortical layers and subregions, as well as domains within subcortical structures including hippocampus, thalamus, striatum, cerebellum, hypothalamus and claustrum. Striking whole-brain topography and coordinated patterns were found in the expression of genes encoding receptors and transporters for neurotransmitters and neuromodulators. These results pave the way for cellular and molecular understanding of organizing principles of the primate brain.

Tissue regeneration is a complex process involving large changes in cell proliferation, fate determination, and differentiation. Mitochondrial dynamics and metabolism play a crucial role in development and wound repair, but their function in large-scale regeneration remains poorly understood. Planarians offer an excellent model to investigate this process due to their remarkable regenerative abilities. In this study, we examine mitochondrial dynamics during planarian regeneration. We find that knockdown of the mitochondrial fusion gene, opa1, impairs both tissue regeneration and stem cell pluripotency. Interestingly, the regeneration defects caused by opa1 knockdown are rescued by simultaneous knockdown of the mitochondrial fission gene, drp1, which partially restores mitochondrial dynamics. Furthermore, we discover that Mitolow stem cells exhibit an enrichment of pluripotency due to their fate choices at earlier stages. Transcriptomic analysis reveals the delicate mitonuclear balance in metabolism and mitochondrial proteins in regeneration, controlled by mitochondrial dynamics. These findings highlight the importance of maintaining mitochondrial dynamics in large-scale tissue regeneration and suggest the potential for manipulating these dynamics to enhance stem cell functionality and regenerative processes. Mitochondrial dynamics in large-scale regeneration remain poorly understood. Here they show that the mitochondrial fusion-fission equilibrium can determine the pluripotency of planarian stem cells and that mitonuclear balance is critical for planarian regeneration.

Abstract Immunomodulatory agents dexamethasone and colchicine, antiviral drugs remdesivir, favipiravir and ribavirin, as well as antimalarial drugs chloroquine phosphate and hydroxychloroquine are currently used in the combat against COVID-19 1–16 . However, whether some of these drugs have clinical efficacy for COVID-19 is under debate. Moreover, these drugs are applied in COVID-19 patients with little knowledge of genetic biomarkers, which will hurt patient outcome. To answer these questions, we designed a screen approach that could employ genome-wide sgRNA libraries to systematically uncover genes crucial for these drugs’ action. Here we present our findings, including genes crucial for the import, export, metabolic activation and inactivation of remdesivir, as well as genes that regulate colchicine and dexamethasone’s immunosuppressive effects. Our findings provide preliminary information for developing urgently needed genetic biomarkers for these drugs. Such biomarkers will help better interpret COVID-19 clinical trial data and point to how to stratify COVID-19 patients for proper treatment with these drugs.

SUMMARY Host cellular receptors are key determinants of virus tropism and pathogenesis. Virus utilizes multiple receptors for attachment, entry, or specific host responses. However, other than ACE2, little is known about SARS-CoV-2 receptors. Furthermore, ACE2 cannot easily interpret the multi-organ tropisms of SARS-CoV-2 nor the clinical differences between SARS-CoV-2 and SARS-CoV. To identify host cell receptors involved in SARS-CoV-2 interactions, we performed genomic receptor profiling to screen almost all human membrane proteins, with SARS-CoV-2 capsid spike (S) protein as the target. Twelve receptors were identified, including ACE2. Most receptors bind at least two domains on S protein, the receptor-binding-domain (RBD) and the N-terminal-domain (NTD), suggesting both are critical for virus-host interaction. Ectopic expression of ASGR1 or KREMEN1 is sufficient to enable entry of SARS-CoV-2, but not SARS-CoV and MERS-CoV. Analyzing single-cell transcriptome profiles from COVID-19 patients revealed that virus susceptibility in airway epithelial ciliated and secretory cells and immune macrophages highly correlates with expression of ACE2, KREMEN1 and ASGR1 respectively, and A CE2/A S GR1/K R EMEN1 (ASK) together displayed a much better correlation than any individual receptor. Based on modeling of systemic SARS-CoV-2 host interactions through S receptors, we revealed ASK correlation with SARS-CoV-2 multi-organ tropism and provided potential explanations for various COVID-19 symptoms. Our study identified a panel of SARS-CoV-2 receptors with diverse binding properties, biological functions, and clinical correlations or implications, including ASGR1 and KREMEN1 as the alternative entry receptors, providing insights into critical interactions of SARS-CoV-2 with host, as well as a useful resource and potential drug targets for COVID-19 investigation.

A comprehensive atlas of genes, cell types, and their spatial distribution across a whole mammalian brain is fundamental for understanding function of the brain. Here, using snRNA-seq and Stereo-seq techniques, we generated a mouse brain atlas with spatial information for 308 cell clusters with single-cell resolution involving over 6 million cells as well as for 29,655 genes. We have identified new astrocyte clusters, and demonstrated that distinct cell clusters exhibit preference for cortical subregions. In addition, we identified 155 genes exhibiting regional specificity in the brainstem, and 513 long non-coding RNA exhibited regional specificity in the adult brain. Parcellation of brain regions based on spatial transcriptomic information showed large overlap with that by traditional method. Furthermore, we have uncovered 411 transcription factor regulons with spatiotemporal specificity during development. Thus, our study has discovered genes and regulon with spatiotemporal specificity, and provided a high-resolution spatial transcriptomic atlas of the mouse brain.

As core members of hospice care team, the hospice nurses' ability to care for patients not only directly affects the standard of patient care, but also significantly impacts patient quality of life. It can be seen that it is very meaningful for patients to improve the caring behavior of hospice nurses. Therefore, it is necessary to deeply explore the influencing factors of nurses' caring behavior and further clarify the mechanism between them. The STROBE guideline was performed to report this study. We conducted a cross-sectional survey from December 2023 to February 2024. In this study, 392 hospice nurses were recruited from tertiary public hospitals in East China by convenient sampling method. Participants were investigated using the Practice Environment Scale, Professional Identity Scale, and Caring Behaviors Inventory. Structural equation modelling was utilized to verify the research hypotheses. The results revealed that there were significant and positive correlations between work environment, professional identity and caring behavior. Furthermore, professional identity partially mediated the relationship between work environment and caring behavior. Work environment is critical to improving hospice nurses' caring behavior. Professional identity plays an intermediary role impacting how work environment promotes caring behavior among Chinese hospice nurses. Nursing managers should have a correct understanding of the relationship between them. Targeted measures and coping strategies need to be actively taken to create a better working environment for hospice nurses. This would enhance professional identity, and thereby promote caring behavior.