ABSTRACT Introduction Biomedical research has grown increasingly cooperative, with several large consortia compiling and sharing epigenomic data. Since data are typically preprocessed by consortia prior to distribution, the implementation of new pipelines can lead to different versions of the same dataset. Analytic frameworks also constantly evolve to incorporate cutting-edge methods and shifting best practices. However, it remains unknown how differences in data and analytic versions alter the results of epigenome-wide analyses, which has broad implications for the replicability of epigenetic associations. Thus, we assessed the impact of these changes using a subsample of the Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC) cohort. Methods We analyzed two versions of DNA methylation data, processed using separate preprocessing and analytic pipelines, to examine associations between childhood adversity and prenatal smoking exposure on DNA methylation at age 7. We performed two sets of analyses: (1) epigenome-wide association studies (EWAS); (2) Structured Life Course Modeling Approach (SLCMA), a two-stage method that models time-dependent effects. We also compared results from the SLCMA using more recent methodological recommendations. Results Differences between ALSPAC data versions impacted both EWAS and SLCMA analyses, yielding different sets of associations at conventional p-value thresholds. However, the magnitude and direction of associations was generally consistent between data versions, regardless of significance thresholds. Updating the SLCMA analytic version similarly altered top associations, but time-dependent effects remained concordant. Conclusions Changes to data and analytic versions influenced the results of epigenome-wide studies, particularly when using p-value thresholds as reference points for successful replication and stability.

Abstract DNA methylation (DNAm) is known to play a pivotal role in childhood health and development, but a comprehensive characterization of genome-wide DNAm trajectories across this age period is currently lacking. We have therefore performed a series of epigenome-wide association studies in 5,019 blood samples collected at multiple time-points from birth to late adolescence from 2,348 participants of two large independent cohorts. DNAm profiles of autosomal CpG sites (CpGs) were generated using the Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip. Change over time was widespread, observed at over one-half (53%) of CpGs. In most cases DNAm was decreasing (36% of CpGs). Inter-individual variation in linear trajectories was similarly widespread (27% of CpGs). Evidence for nonlinear change and inter-individual variation in nonlinear trajectories was somewhat less common (11% and 8% of CpGs, respectively). Very little inter-individual variation in change was explained by sex differences (0.4% of CpGs) even though sex-specific DNAm was observed at 5% of CpGs. DNAm trajectories were distributed non-randomly across the genome. For example, CpGs with decreasing DNAm were enriched in gene bodies and enhancers and were annotated to genes enriched in immune-developmental functions. By contrast, CpGs with increasing DNAm were enriched in promoter regions and annotated to genes enriched in neurodevelopmental functions. These findings depict a methylome undergoing widespread and often nonlinear change throughout childhood. They support a developmental role for DNA methylation that extends beyond birth into late adolescence and has implications for understanding life-long health and disease. DNAm trajectories can be visualized at http://epidelta.mrcieu.ac.uk .

Importance Epigenetic age acceleration is associated with exposure to social and economic adversity and may increase the risk of premature morbidity and mortality. However, no studies have included measures of structural racism, and few have compared estimates within or across the first and second generation of epigenetic clocks. Objective To determine whether epigenetic age acceleration is positively associated with exposures to diverse measures of racialized, economic, and environmental injustice measured at different levels and time periods. Design, Setting, and Participants This cross-sectional study used data from the My Body My Story (MBMS) study between August 8, 2008, and December 31, 2010, and examination 5 of the Multi-Ethnic Atherosclerosis Study (MESA) from April 1, 2010, to February 29, 2012. In the MBMS, DNA extraction was performed in 2021; linkage of structural measures to the MBMS and MESA, in 2022. US-born individuals were randomly selected from 4 community health centers in Boston, Massachusetts (MBMS), and 4 field sites in Baltimore, Maryland; Forsyth County, North Carolina; New York City, New York; and St Paul, Minnesota (MESA). Data were analyzed from November 13, 2021, to August 31, 2023. Main Outcomes and Measures Ten epigenetic clocks (6 first-generation and 4 second-generation), computed using DNA methylation data (DNAm) from blood spots (MBMS) and purified monocytes (MESA). Results The US-born study population included 293 MBMS participants (109 men [37.2%], 184 women [62.8%]; mean [SD] age, 49.0 [8.0] years) with 224 Black non-Hispanic and 69 White non-Hispanic participants and 975 MESA participants (492 men [50.5%], 483 women [49.5%]; mean [SD] age, 70.0 [9.3] years) with 229 Black non-Hispanic, 191 Hispanic, and 555 White non-Hispanic participants. Of these, 140 (11.0%) exhibited accelerated aging for all 5 clocks whose estimates are interpretable on the age (years) scale. Among Black non-Hispanic MBMS participants, epigenetic age acceleration was associated with being born in a Jim Crow state by 0.14 (95% CI, 0.003-0.27) SDs and with birth state conservatism by 0.06 (95% CI, 0.01-0.12) SDs, pooling across all clocks. Low parental educational level was associated with epigenetic age acceleration, pooling across all clocks, for both Black non-Hispanic (0.24 [95% CI, 0.08-0.39] SDs) and White non-Hispanic (0.27 [95% CI, 0.03-0.51] SDs) MBMS participants. Adult impoverishment was positively associated with the pooled second-generation clocks among the MESA participants (Black non-Hispanic, 0.06 [95% CI, 0.01-0.12] SDs; Hispanic, 0.07 [95% CI, 0.01-0.14] SDs; White non-Hispanic, 0.05 [95% CI, 0.01-0.08] SDs). Conclusions and Relevance The findings of this cross-sectional study of MBMS and MESA participants suggest that epigenetic age acceleration was associated with racialized and economic injustice, potentially contributing to well-documented inequities in premature mortality. Future research should test the hypothesis that epigenetic accelerated aging may be one of the biological mechanisms underlying the well-documented elevated risk of premature morbidity and mortality among social groups subjected to racialized and economic injustice.

Abstract Recent innovations in computational structural biology have opened an opportunity to revise our current understanding of the structure and function of clinically important proteins. This study centres on human Oca2 which is located on mature melanosomal membranes. Mutations of Oca2 can result in a form of oculocutanous albinism which is the most prevalent and visually identifiable form of albinism. Sequence analysis predicts Oca2 to be a member of the SLC13 transporter family but it has not been classified into any existing SLC families. The modelling of Oca2 with AlphaFold2 and other advanced methods shows that, like SLC13 members, it consists of a scaffold and transport domain and displays a pseudo inverted repeat topology that includes re-entrant loops. This finding contradicts the prevailing consensus view of its topology. In addition to the scaffold and transport domains the presence of a cryptic GOLD domain is revealed that is likely responsible for its trafficking from the endoplasmic reticulum to the Golgi prior to localisation at the melanosomes and possesses known glycosylation sites. Analysis of the putative ligand binding site of the model shows the presence of highly conserved key asparagine residues that suggest Oca2 may be a Na + /dicarboxylate symporter. Known critical pathogenic mutations map to structural features present in the repeat regions that form the transport domain. Exploiting the AlphaFold2 multimeric modelling protocol in combination with conventional homology modelling allowed the building of a plausible homodimer in both an inward- and outward-facing conformation supporting an elevator-type transport mechanism.

The slow-waves (SW) of non-rapid eye movement sleep (NREM) reflect neocortical components of network activity during sleep-dependent information processing; their disruption may therefore contribute to impaired memory consolidation. Here, we quantify SW dynamics relative to motor sequence memory in patients suffering schizophrenia and healthy volunteers. Patients showed normal intrinsic SW properties but impaired SW coherence, which failed to exhibit the learning-dependent increases evident in healthy volunteers. SW-spindle phase amplitude coupling across distributed EEG electrodes was also dissociated from experience in patients, with long-range fronto-parietal and -occipital networks most severely affected. Partial least squares regression modelling confirmed distributed SW coherence and SW-spindle coordination as predictors of overnight memory consolidation in healthy controls, but not in patients. Quantifying the full repertoire of NREM EEG oscillations and their long-range covariance therefore presents learning-dependent changes in distributed SW and spindle coordination as fingerprints of impaired cognition in schizophrenia.

The learning and demonstration of a clinical procedure is a fundamental aspect of any nursing program. One common invasive clinical procedure is peripheral intravenous cannulation. This study aimed to evaluate an innovative teaching approach of self-evaluating video-recorded performance for final year undergraduate nursing students. Guided by Ericsson's deliberate practice theory, a single-center, nonblinded, 2-group, mixed method randomized control trial was designed to provide students with more simulated practice opportunities. There was no significant difference in average knowledge, performance and attitude scores between the control and intervention groups at follow-up. However, both control and experimental group separately, improved significantly in their average knowledge, performance, and attitude scores from baseline to follow-up. Qualitative responses were positive from students regarding additional practice sessions and the intervention. The findings of this study demonstrate that more simulated practice sessions and self-evaluating video-recorded performance are promising teaching strategies that can be implemented to improve educational outcomes and to increase students' satisfaction with their learning.

A differentially methylated region (DMR) is a genomic region in which DNA methylation is consistently positively or negatively associated with a phenotype or exposure. We demonstrate that existing algorithms for identifying DMRs either fail to consistently control false positive rates (comb-p and DMRcate), suffer from low power (bumphunter) or lack modeling flexibility (seqlm). We introduce a new method, dmrff, that overcomes these shortcomings and can additionally be used to meta-analyze multiple datasets. When applied to investigate associations of age in multiple datasets, dmrff identifies novel DMRs near genes previously linked to age. An R implementation is available on Github (http://github.com/perishky/dmrff).

Background: Differences between an individual's estimated epigenetic gestational age (EGA) and their actual gestational age (GA) are defined as gestational age acceleration (GAA). GAA is associated with increased birthweight and birth length. Whether these associations persist through childhood is yet to be investigated. Methods: We examined the association between GAA and trajectories of height and weight from birth to 10 years (n=785) in a British birth cohort study, the Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC). EGA of participants was estimated using DNA methylation data from cord blood using a recently-developed prediction model. GA of participants was gathered in ALSPAC from clinical records and was measured from last menstrual period (LMP) for most participants. GAA of participants, measured in weeks, was calculated as the residuals from a regression model of EGA on actual GA. Height and weight were obtained from several sources including birth records, research clinics, routine child health clinics, links to health visitor records and parent-reported measures from questionnaires. Analyses were performed using linear spline multilevel models and adjusted for maternal age, maternal pre-pregnancy BMI, maternal smoking during pregnancy and maternal education. Results: In adjusted analyses, offspring with a one-week greater GAA were born on average 0.14 kg heavier (95% Confidence Interval (CI) 0.09, 0.19) and 0.55 cm taller (95% CI 0.33, 0.78) at birth. These differences in weight persisted up to approximately age 9 months but thereafter began to attenuate and reduce in magnitude. From age 5 years onwards, the association between GAA and weight reversed such that GAA was associated with lower weight and this association strengthened with age (mean difference at age 10 years -0.60 kg (95% CI, -1.19, -0.01)). Differences in height persisted only up to age 9 months (mean difference at 9 months 0.15 cm, (95% CI -0.09, 0.39)). From age 9 months to age 10 years, offspring with a one-week greater GAA were of comparable height to those with no GAA (mean difference at age 10 years -0.07 cm, (95% CI -0.64, 0.50)). Conclusions: Gestational age acceleration is associated with increased birth weight and length and these differences persist to age 9 months. From 5 years onwards, the association of GAA and weight reverses such that by age 10 years greater GAA is associated with lower childhood weight. Further work is required to examine whether the weight effects of GAA strengthen further through adolescence and into early adulthood.

Background: Exposure to early life adversity is known to predict DNA methylation (DNAm) patterns that may be related to prolonged psychiatric risk. However, few studies have investigated whether adversity has time-dependent effects based on the age at exposure. Methods: Using a two-stage structured life course modeling approach (SLCMA), we tested the hypothesis that there are sensitive periods when adversity induced greater DNAm changes. We tested this hypothesis in relation to two alternative explanations: an accumulation hypothesis, in which the effect of adversity on DNAm increases with the number of occasions exposed, regardless of timing, and a recency model, in which the effect of adversity is stronger for more proximal events. Data came from the Accessible Resource for Integrated Epigenomics Studies (ARIES), a subsample of mother-child pairs from the Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC; n=670-776). Results: After covariate adjustment and multiple testing correction, we identified 40 CpG sites that were differentially methylated at age 7 following exposure to adversity. Most loci (n=32) were predicted by the timing of adversity, namely exposures during infancy. Neither the accumulation nor recency of the adversity explained considerable variability in DNAm. A standard EWAS of lifetime exposure (vs. no exposure) failed to detect these associations. Conclusions: The developmental timing of adversity explains more variability in DNAm than the accumulation or recency of exposure. Infancy appears to be a sensitive period when exposure to adversity predicts differential DNAm patterns. Classification of individuals as exposed vs. unexposed to early life adversity may dilute observed effects.

Importance: DNA methylation (DNAm) provides a plausible mechanism by which adverse exposures become embodied and contribute to health inequities, due to its role in genome regulation and responsiveness to social and biophysical exposures tied to societal context. However, scant epigenome-wide association studies (EWAS) have included structural and lifecourse measures of exposure, especially in relation to structural discrimination. Objective: Our study tests the hypothesis that DNAm is a mechanism by which racial discrimination, economic adversity, and air pollution become biologically embodied. Design: A series of cross-sectional EWAS, conducted in My Body My Story (MBMS, biological specimens collected 2008-2010, DNAm assayed in 2021); and the Multi Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA; biological specimens collected 2010-2012, DNAm assayed in 2012-2013); using new georeferenced social exposure data for both studies (generated in 2022). Setting: MBMS was recruited from four community health centers in Boston; MESA was recruited from four field sites in: Baltimore, MD; Forsyth County, NC; New York City, NY; and St. Paul, MN. Participants: Two population-based samples of US-born Black non-Hispanic (Black NH), white non-Hispanic (white NH), and Hispanic individuals (MBMS; n=224 Black NH and 69 white NH) and (MESA; n=229 Black NH, n=555 white NH and n=191 Hispanic). Exposures: Eight social exposures encompassing racial discrimination, economic adversity, and air pollution. Main outcome: Genome-wide changes in DNAm, as measured using the Illumina EPIC BeadChip (MBMS; using frozen blood spots) and Illumina 450k BeadChip (MESA; using purified monocytes). Our hypothesis was formulated after data collection. Results: We observed the strongest associations with traffic-related air pollution (measured via black carbon and nitrogen oxides exposure), with evidence from both studies suggesting that air pollution exposure may induce epigenetic changes related to inflammatory processes. We also found suggestive associations of DNAm variation with measures of structural racial discrimination (e.g., for Black NH participants, born in a Jim Crow state; adult exposure to racialized economic residential segregation) situated in genes with plausible links to effects on health. Conclusions and Relevance: Overall, this work suggests that DNAm is a biological mechanism through which structural racism and air pollution become embodied and may lead to health inequities.