Abstract Children’s cognitive functioning and educational performance are socially stratified. Social inequality, including classism and racism, may operate partly via epigenetic mechanisms that modulate neurocognitive development. Following preregistered analyses of data from 1,183 8-to 19-year-olds from the Texas Twin Project, we examined whether salivary DNA-methylation measures of inflammation (DNAm-CRP), cognitive functioning (Epigenetic-g), and pace of biological aging (DunedinPoAm) are socially stratified and associated with performance on tests of cognitive functions. We find that children growing up in more disadvantaged families and neighborhoods and children from marginalized racial/ethnic groups exhibit DNA-methylation profiles associated with higher chronic inflammation, lower cognitive functioning, and faster pace of biological aging. These salivary DNA-methylation profiles were associated with processing speed, general executive function, perceptual reasoning, verbal comprehension, reading, and math. Given that the DNA-methylation measures we examined were originally developed in adults, our results suggest that social inequalities may produce in children molecular signatures that, when observed in adults, are associated with chronic inflammation, advanced aging, and reduced cognitive function. Salivary DNA-methylation profiles might be useful as a surrogate endpoint in assessing the effectiveness of psychological and economic interventions that aim to reduce negative effects of childhood social inequality on lifespan development. Significance Statement Children’s cognitive functioning differs by dimensions of social inequality, such as class and race. Epigenetic mechanisms that regulate gene expression might be critically involved in the biological embedding of environmental privilege and adversity. We find that children growing up in more disadvantaged families and neighborhoods and from marginalized racial/ethnic groups exhibit higher chronic inflammation, lower cognitive functioning, and a faster pace of biological aging, as indicated by novel salivary DNA-methylation measures. These DNA-methylation measures of higher inflammation, lower cognitive functioning, and a faster pace of biological aging were, in turn, associated with performance on multiple cognitive tests. DNA-methylation measures might be useful as a surrogate endpoint in evaluation of programs to address the childhood social determinants of lifelong cognitive disparities.

Abstract Children who grow up in socioeconomically disadvantaged families face increased burden of disease and disability as they mature into adulthood. One hypothesized mechanism for this increased burden is that early-life disadvantage and its associated psychological stress accelerate biological processes of aging, increasing vulnerability to subsequent disease. In order to evaluate this hypothesis and the potential impact of preventive interventions, measures to quantify the early acceleration of biological aging in childhood are needed. Here, we evaluated a novel DNA-methylation measure of the pace of aging, DunedinPoAm, and compared DunedinPoAm results with results for several published epigenetic clocks. Data on saliva DNA-methylation and socioeconomic circumstances were collected from N = 600 children and adolescents aged 8- to 18-years-old (48% female) participating in the Texas Twin Project. Participants living in more disadvantaged families and neighborhoods exhibited faster pace of aging ( r = 0.18, p = 0.001 for both). Latinx-identifying children exhibited faster DunedinPoAm compared to both White- and Latinx-White-identifying children, consistent with higher levels of disadvantage in this group. Children with more advanced pubertal development and those with had higher body-mass index also exhibited faster DunedinPoAm, but these covariates did not account for the observed socioeconomic gradient in methylation pace of aging. In contrast to findings for DunedinPoAm, we did not detect associations of socioeconomic disadvantage with five published epigenetic clocks. Findings suggest that DNA-methylation pace-of-aging measures may prove more sensitive to health damaging effects of adversity, particularly when measurements are taken early in the life course, before substantial aging has occurred.

Abstract Background Individuals who are socioeconomically disadvantaged are at increased risk for aging-related diseases and perform less well on tests of cognitive function. The Weathering Hypothesis proposes that these disparities in physical and cognitive health arise from an acceleration of biological processes of aging. Theories of how life adversity is biologically embedded identify epigenetic alterations, including DNA methylation (DNAm), as a mechanistic interface between the environment and health. Consistent with the Weathering hypothesis and theories of biological embedding, recently developed DNAm algorithms have revealed profiles reflective of more advanced aging and lower cognitive function among socioeconomically-at-risk groups. These DNAm algorithms were developed using blood-DNA, but social and behavioral science research commonly collect saliva or cheek-swab DNA. This discrepancy is a potential barrier to research to elucidate mechanisms through which socioeconomic disadvantage affects aging and cognition. We therefore tested if social gradients observed in blood-DNAm measures could be reproduced using buccal-cell DNA obtained from cheek swabs. Results We analyzed three DNAm measures of biological aging and one DNAm measure of cognitive performance, all of which showed socioeconomic gradients in previous studies: the PhenoAge and GrimAge DNAm clocks, DunedinPACE, and Epigenetic- g . We first computed blood-buccal cross-tissue correlations in n=21 adults (GEO111165). Cross-tissue correlations were low-to-moderate across ( r =.25 to r =.48). We next conducted analyses of socioeconomic gradients using buccal DNAm data from SOEP-G (n=1128, 57% female; age mean=42 yrs, SD=21.56, range 0-72). Associations of socioeconomic status with DNAm measures of aging were in the expected direction, but were smaller as compared to reports from blood DNAm datasets ( r =-.08 to r =-.13). Conclusions Our findings are consistent with the hypothesis that socioeconomic disadvantage is associated with DNAm indicators of worse physical and cognitive health. However, relatively low cross-tissue correlations and attenuated effect-sizes for socioeconomic gradients in buccal DNAm compared with reports from analysis of blood DNAm suggest that, in order to take full advantage of buccal-DNA samples, DNAm algorithms customized to buccal DNAm are needed.

Abstract Here we examine geographical and historical differences in polygenic associations with educational attainment in East and West Germany around reunification. We test this in n = 1902 25-85-year-olds from the German SOEP-G[ene] cohort. We leverage a DNA-based measure of genetic influence, a polygenic index calculated based on a previous genome-wide association study of educational attainment in individuals living in democratic countries. We find that polygenic associations with educational attainment were significantly stronger among East, but not West, Germans after but not before reunification. Negative control analyses of a polygenic index of height with educational attainment and height indicate that this gene-by-environemt interaction is specific to the educational domain. These findings suggest that the shift from an East German state-socialist to a free-market West German system increased the importance of genetic variants previously identified as important for education. One Sentence Summary We find that polygenic associations with educational attainment were significantly stronger among East, but not West, Germans after but not before reunification.

Failures of self-control can manifest as externalizing behaviors (e.g., aggression, rule-breaking) that have far-reaching negative consequences. Researchers have long been interested in measuring children’s genetic risk for externalizing behaviors to inform efforts at early identification and intervention. Drawing on data from the Environmental Risk Longitudinal Twin Study ( N = 862 twins) and the Millennium Cohort Study ( N = 2,824 parent–child trios), two longitudinal cohorts from the United Kingdom, we leveraged molecular genetic data and within-family designs to test for genetic associations with externalizing behavior that are not affected by common sources of environmental influence. We found that a polygenic index (PGI) calculated from genetic variants discovered in previous studies of self-controlled behavior in adults captures direct genetic effects on externalizing problems in children and adolescents when evaluated with rigorous within-family designs (βs = 0.13–0.19 across development). The PGI for externalizing behavior can usefully augment psychological studies of the development of self-control.

Abstract Noncognitive skills such as motivation and self-regulation, predict academic achievement beyond cognitive skills. However, the role of genetic and environmental factors and of their interplay in these developmental associations remains unclear. We provide a comprehensive account of how cognitive and noncognitive skills contribute to academic achievement from ages 7 to 16 in a sample of >10,000 children from England and Wales. Results indicated that noncognitive skills become increasingly predictive of academic achievement across development. Triangulating genetic methods, including twin analyses and polygenic scores (PGS), we found that the contribution of noncognitive genetics to academic achievement becomes stronger over development. The PGS for noncognitive skills predicted academic achievement developmentally, with prediction nearly doubling by age 16, pointing to gene-environment correlation (rGE). Within-family analyses indicated both passive and active/evocative rGE processes driven by noncognitive genetics. By studying genetic effects through a developmental lens, we provide novel insights into the role of noncognitive skills in academic development.

Abstract Marginalization due to structural racism may confer an increased risk for aging-related diseases – in part – via effects on people’s mental health. Here we leverage a prospective birth cohort study to examine whether the emergence of racial disparities in mental health and DNA-methylation measures of biological aging ( i . e ., DunedinPACE, GrimAge Acceleration, PhenoAge Acceleration) are linked across childhood and adolescence. We further consider to what extent racial disparities are statistically accounted for by perinatal and postnatal factors in preregistered analyses of N=4,898 participants from the Future of Families & Child Wellbeing Study, of which N=2,039 had repeated saliva DNA methylation at ages 9 and 15 years. We find that racially marginalized children had higher levels of externalizing and internalizing behaviors and diverging longitudinal internalizing slopes. Black compared to White identifying children, children living in more racially segregated neighborhoods, and racially marginalized children more affected by colorism tended to have higher age-9 levels of biological aging and more biological age acceleration over adolescence. Notably, longitudinal increases in internalizing and externalizing behavior were correlated with longitudinal increases in biological aging. While racial and ethnic disparities in mental health were largely statistically accounted for by socioeconomic variables, racial differences in biological aging were often still visible beyond covariate controls. Our findings indicate that racial disparities in mental health and biological aging are linked and emerge early in life. Programs promoting racial health equity must address the psychological and physical impacts of structural racism in children. Comprehensive measures of racism are lacking in current population cohorts.

Background and Objectives. Methylation profile scores (MPSs) index biological aging and aging-related disease in adults and are cross-sectionally associated with social determinants of health in childhood. MPSs thus provide an opportunity to trace how aging-related biology responds to environmental changes in early life. Information regarding the stability of MPSs in early life is currently lacking. Method. We use longitudinal data from children and adolescents ages 8-18 (N = 428, M age = 12.15 years) from the Texas Twin Project. Participants contributed two waves of salivary DNA-methylation data (mean lag = 3.94 years), which were used to construct four MPSs reflecting multi-system physiological decline and mortality risk (PhenoAgeAccel and GrimAgeAccel), pace of biological aging (DunedinPACE), and cognitive function (Epigenetic-g). Furthermore, we exploit variation among participants in whether they were exposed to the COVID-19 pandemic during the course of study participation, in order to test how a historical period characterized by environmental disruption might affect children9s aging-related MPSs. Results. All MPSs showed moderate longitudinal stability (test-retest rs = 0.42, 0.44, 0.46, 0.51 for PhenoAgeAccel, GrimAgeAccel, and Epigenetic-g, and DunedinPACE, respectively). No differences in the stability of MPSs were apparent between those whose second assessment took place after the onset of the COVID-19 pandemic vs. those for whom both assessments took place prior to the pandemic. Conclusions. Aging-related DNA-methylation patterns are less stable in childhood than has been previously observed in adulthood. Further developmental research on the methylome is necessary to understand which environmental perturbations in childhood impact trajectories of biological aging and when children are most sensitive to those impacts.

Children who are socioeconomically disadvantaged are at increased risk for high body mass index (BMI) and multiple diseases in adulthood. The developmental origins of health and disease hypothesis proposes that early life conditions affect later-life health in a manner that is only partially modifiable by later-life experiences. Epigenetic mechanisms may regulate the influence of early life conditions on later life health. Recent epigenetic studies of adult blood samples have identified DNA-methylation sites associated with higher BMI and worse health (epigenetic-BMI). Here, we used longitudinal and twin study designs to examine whether epigenetic predictors of BMI developed in adults are valid biomarkers of child BMI and are sensitive to early life social determinants of health. Salivary epigenetic-BMI was calculated from two samples: (1) N=1,183 8-to-19-year-olds (609 female, mean age=13.4) from the Texas Twin Project (TTP), and (2) N=2,020 children (1,011 female) measured at 9 and 15 years from the Future of Families and Child Well-Being Study (FFCWS). We found that salivary epigenetic-BMI is robustly associated with children's BMI (r=0.36 to r=0.50). Longitudinal analysis suggested that epigenetic-BMI is highly stable across adolescence, but remains both a leading and lagging indicator of BMI change. Twin analyses showed that epigenetic-BMI captures differences in BMI between monozygotic twins. Moreover, children from more disadvantaged socioeconomic status (SES) and marginalized race/ethnic groups had higher epigenetic-BMI, even when controlling for concurrent BMI, pubertal development, and tobacco exposure. SES at birth relative to concurrent SES best predicted epigenetic-BMI in childhood and adolescence. We show for the first time that epigenetic predictors of BMI calculated from pediatric saliva samples are valid biomarkers of childhood BMI that are sensitive to social inequalities. Our findings are in line with the hypothesis that early life conditions are especially important factors in epigenetic regulation of later life health. Research showing that health later in life is linked to early life conditions have important implications for the development of early-life interventions that could significantly extend healthy life span.

Abstract Many cross-sectional findings suggest that volumes of specific hippocampal subfields increase in middle childhood and early adolescence. In contrast, a small number of available longitudinal studies observed decreased volumes in most subfields over this age range. Further, it remains unknown whether structural changes in development are associated with corresponding gains in children’s memory. Here we report cross-sectional age differences in children’s hippocampal subfield volumes together with longitudinal developmental trajectories and their relationships with memory performance. In two waves, 109 healthy participants aged 6 to 10 years (wave 1: M Age =7.25, wave 2: M Age =9.27) underwent high-resolution magnetic resonance imaging to assess hippocampal subfield volumes, and completed cognitive tasks assessing hippocampus dependent memory processes. We found that cross-sectional age-associations and longitudinal developmental trends in hippocampal subfield volumes were highly discrepant, both by subfields and in direction. Further, volumetric changes were largely unrelated to changes in memory, with the exception that increase in subiculum volume was associated with gains in spatial memory. Importantly, the observed longitudinal patterns of brain-cognition coupling could not be inferred from cross-sectional findings. We discuss potential sources of these discrepancies. This study underscores that children’s structural brain development and its relationship to cognition cannot be inferred from cross-sectional age comparisons. Highlights The subiculum undergoes volumetric increase between 6-10 years of age Change across two years in CA1-2 and DG-CA3 was not observed in this age window Change across two years did not reflect age differences spanning two years Cross-sectional and longitudinal slopes in stark contrast for hippocampal subfields Longitudinal brain-cognition coupling cannot be inferred from cross-sectional data