Familial expansile osteolysis1,2 (FEO, MIM 174810) is a rare, autosomal dominant bone disorder characterized by focal areas of increased bone remodelling. The osteolytic lesions, which develop usually in the long bones during early adulthood, show increased osteoblast and osteoclast activity. Our previous linkage studies mapped the gene responsible for FEO to an interval of less than 5 cM between D18S64 and D18S51 on chromosome 18q21.2–21.3 in a large Northern Irish family3,4. The gene encoding receptor activator of nuclear factor-κ B (RANK; ref. 5), TNFRSF11A, maps to this region. RANK is essential in osteoclast formation6,7. We identified two heterozygous insertion mutations in exon 1 of TNFRSF11A in affected members of four families with FEO or familial Paget disease of bone (PDB). One was a duplication of 18 bases and the other a duplication of 27 bases, both of which affected the signal peptide region of the RANK molecule. Expression of recombinant forms of the mutant RANK proteins revealed perturbations in expression levels and lack of normal cleavage of the signal peptide. Both mutations caused an increase in RANK-mediated nuclear factor-κB (NF-κB) signalling in vitro, consistent with the presence of an activating mutation.

Preterm birth is the leading cause of neonatal mortality. While spontaneous preterm birth (sPTB) is the cause of over 70% of PTB, the pathogenesis behind sPTB remains unclear. Cell-free fetal DNA (cff-DNA) originates from the placenta and is increased in women who develop PTB. It has been demonstrated that fetal DNA is hypomethylated and is pro-inflammatory. The pro-inflammatory properties of placental-derived DNA, the effects of placental inflammation on the production of cff-DNA, and its significance in the pathogenesis of PTB are unknown. Using a human placental explant model, we analysed the effect of lipopolysaccharide (LPS) stimulation on cff-DNA production, and used the cff-DNA generated by these explants to examine the methylation profile and in-vitro pro-inflammatory properties of cff-DNA. LPS caused significant production of TNF-α from placental explants, but did not significantly increase the cff-DNA production. Placental-derived cff-DNA, was found to have a small proportion of unmethylated CpG motifs, but was more similar to adult DNA than to more highly unmethylated E-coli DNA. However, cff-DNA did not elicit production of inflammatory cytokines (IL-6, IL-8, TNF-α and CXCL10) by peripheral blood mononuclear cells from pregnant women. Furthermore, in contrast to LPS, intra-uterine injections of mouse placental DNA did not decrease time to delivery in an in-vivo mouse PTB model compared to control animals. This study demonstrates that placental inflammation does not increase the production of cff-DNA in placental explants, and cff-DNA alone is not sufficient to elicit an inflammatory response in human PBMC cultures ex-vivo. It also shows that mouse placental DNA does not cause PTB in-vivo. This suggests that cff-DNA might be predominantly an effect of parturition and not a principal causative agent.

Aims: To investigate the role of peripheral metabolic change and chronic low-grade inflammation on striatal dopamine dynamics and anhedonia-like behaviour induced by hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis disruption. Methods: Wistar rats were trained in a progressive-ratio/concurrent effort-related choice paradigm to assess effort-related decision making. After reaching a stable baseline, animals received daily injections of adrenocorticotrophic hormone (ACTH) or saline for 24 days. On the 23rd and 24th day, animals received a bupropion challenge (10mg/kg and 20mg/kg respectively) 30 minutes prior to the behavioural testing session. On the 25th day, animals received a single injection of bupropion (20mg/kg) 30 minutes prior to euthanasia. Peripheral and central inflammatory markers were assessed through ELISA and In-Cell Western assay; glucose transport activity was assessed in peripheral blood mononuclear cells though a commercial assay kit; brain levels of dopaminergic and inflammatory markers were assessed in the nucleus accumbens (NAc) and prefrontal cortex (PFC) through immunohistochemistry; and serum central carbon metabolism metabolites were assessed through a metabolomics approach. Results: ACTH induced an anhedonia-like phenotype, decreased tyrosine hydroxylase (TH) levels in the NAc, increased peripheral IL-6 levels, and decreased glucose transport activity and glucose metabolites when compared to control group. Bupropion treatment was not able to reverse the anhedonic phenotype. Glucose uptake was positively correlated to behaviour; TH levels were correlated to microglia volume; metabolites were correlated to TH levels;and, IL6 was correlated to TH levels and metabolites. Conclusion: Chronic ACTH treatment can induce treatment-resistant anhedonia in rats, and the interaction between peripheral immunometabolic state and central dopamine synthesis is a potential mechanism underlying this phenotype.

Abstract Notochord progenitors (NotoPs) are a rare, yet vital embryonic cell population that give rise to the cells that form and maintain intervertebral discs. An unlimited access to NotoPs would open new opportunities for basic biomedical research and regenerative medicine of the discs. However, the mechanisms responsible for the specification and the maintenance of NotoPs are not understood. This gap in understanding stems from the fact that NotoPs emerge during the gastrulation to axial elongation transition; an event that is ethically and technically challenging to investigate. Here, to circumvent this issue, we use micropatterning to guide the development of human ESCs into standardised patterns of anterior primitive streak cell fates. We found that endogenous levels of NODAL signalling regulate the balance of axial progenitors and that NotoPs emergence requires the timely inhibition of Nodal signalling. Our work provides insights into the mechanisms driving the patterning of axial progenitors and may inform the development of future strategies aimed at deriving bona-fide NotoPs from hESC.

Notochord progenitors (NotoPs) represent a scarce yet crucial embryonic cell population, playing important roles in embryo patterning and eventually giving rise to the cells that form and maintain intervertebral discs. The mechanisms regulating NotoPs emergence are unclear. This knowledge gap persists due to the inherent complexity of cell fate patterning during gastrulation, particularly within the anterior primitive streak (APS), where NotoPs first arise alongside neuro-mesoderm and endoderm. To gain insights into this process, we use micropatterning together with FGF and the WNT pathway activator CHIR9901, to guide the development of human embryonic stem cells into reproducible patterns of APS cell fates. We show that CHIR9901 dosage dictates the downstream dynamics of endogenous TGFbeta signalling which in turn controls cell fate decisions. While sustained NODAL signalling defines endoderm and NODAL inhibition is imperative for neuro-mesoderm emergence, timely inhibition of NODAL signalling with spatial confinement potentiates WNT activity and enables us to generate NotoPs efficiently. Our work elucidates the signalling regimes underpinning NotoPs emergence and provides novel insights into the regulatory mechanisms controlling the balance of APS cell fates during gastrulation.