The geroscience hypothesis states that a therapy that prevents the underlying aging process should prevent multiple aging related diseases. The mTOR (mechanistic target of rapamycin)/insulin and NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide) pathways are two of the most validated aging pathways. Yet, it's largely unclear how they might talk to each other in aging. In genome-wide CRISPRa screening with a novel class of N-O-Methyl-propanamide-containing compounds we named BIOIO-1001, we identified lipid metabolism centering on SIRT3 as a point of intersection of the mTOR/insulin and NAD+ pathways. In vivo testing indicated that BIOIO-1001 reduced high fat, high sugar diet-induced metabolic derangements, inflammation, and fibrosis, each being characteristic of non-alcoholic steatohepatitis (NASH). An unbiased screen of patient datasets suggested a potential link between the anti-inflammatory and anti-fibrotic effects of BIOIO-1001 in NASH models to those in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Directed experiments subsequently determined that BIOIO-1001 was protective in both sporadic and familial ALS models. Both NASH and ALS have no treatments and suffer from a lack of convenient biomarkers to monitor therapeutic efficacy. A potential strength in considering BIOIO-1001 as a therapy is that the blood biomarker that it modulates, namely plasma triglycerides, can be conveniently used to screen patients for responders. More conceptually, to our knowledge BIOIO-1001 is a first therapy that fits the geroscience hypothesis by acting on multiple core aging pathways and that can alleviate multiple conditions after they have set in.

Abstract The renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) plays a well-characterized role regulating blood pressure in mammals. Pharmacological and genetic manipulation of the RAAS has been shown to extend lifespan in C. elegans , Drosophila , and rodents, but its mechanism is not well defined. Here we investigate the angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor drug captopril, which extends lifespan in worms and mice. To investigate the mechanism, we performed a forward genetic screen for captopril hypersensitive mutants. We identified a missense mutation that causes a partial loss-of-function of the daf-2 receptor tyrosine kinase gene, a powerful regulator of aging. The homologous mutation in the human insulin receptor causes Donohue syndrome, establishing these mutant worms as an invertebrate model of this disease. Captopril functions in C. elegans by inhibiting ACN-1, the worm homolog of ACE. Reducing the activity of acn-1 via captopril or RNAi promoted dauer larvae formation, suggesting acn-1 is a daf gene. Captopril-mediated lifespan extension xwas abrogated by daf-16(lf) and daf-12(lf) mutations. Our results indicate that captopril and acn-1 control aging by modulating dauer formation pathways. We speculate that this represents a conserved mechanism of lifespan control. Summary Statement Captopril and acn-1 control aging. By demonstrating they regulate dauer formation and interact with daf genes, including a new DAF-2(A261V) mutant corresponding to a human disease variant, we clarified the mechanism.

Chloroquine is an anti-malarial and immunosuppressant drug that has cationic amphipathic chemical properties. We performed genome-wide screens in human cells with chloroquine and several other widely used cationic amphipathic drugs (CADs) including the anti-depressants, sertraline (Zoloft) and fluoxetine (Prozac), the analgesic nortriptyline (Pamelor), the anti-arrhythmic amiodarone (Cordarone), and the anti-hypertensive verapamil (Calan) to characterize their molecular similarities and differences. Despite CADs having different disease indications but consistent with them sharing key chemical properties, we found CADs to have remarkably similar phenotypic profiles compared with non-CADs we and others have previously screened. The most significant genetic interaction for all CADs was the initiating step in sphingolipid biosynthesis catalyzed by serine palmitoyltransferase (SPT). A comparison of genome-wide screens performed with diverse pathogens from viruses, bacteria, plants, and parasites including Ebola, adeno-associated virus AAV2, HIV, Rotavirus, Influenza A, Zika virus, Picornavirus, Exotoxin A, Cholera toxin, Type III secretion system and Shiga toxin, Ricin toxin, and Toxoplasma gondii showed SPT as a top common host factor and 80% overlap overall in top hits specifically with CADs. Potential sphingolipid-mediated mechanisms for the host response- and virulence-modulating effects of CADs involve autophagy and SERPINE1/PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1). Chloroquine has recently shown potential as an anti-viral agent for the novel coronavirus SARS-CoV-2, the causative agent of COVID-19 respiratory disease. Our study demonstrates that numerous readily available drugs molecularly function highly similar to chloroquine, which suggests they might be considered for further pre-clinical investigation in the context of SARS-CoV-2. More generally, our work suggests the diverse pathogen mitigating potential of drugs that inhibit host sphingolipid biosynthesis such as CADs.### Competing Interest StatementThe corresponding author, Timothy R Peterson, is the founder of Bio-I/O, a St. Louis-based biotech company specializing in drug target identification. Bio-I/O is the recipient of NIH/NIDDK funding (R42 DK121652), which is focused on different drugs than those studied herein, but is still in the space of drug target ID.

Nitrogen-containing bisphosphonates (N-BPs), such as alendronate, are the most widely prescribed medications for diseases involving bone, with nearly 200 million prescriptions written annually. Recently, widespread use of N-BPs has been challenged due to the risk of rare but traumatic side effects such as atypical femoral fracture (AFFs) and osteonecrosis of the jaw (ONJ). N-BPs bind to and inhibit farnesyl diphosphate synthase (FDPS), resulting in defects in protein prenylation. Yet it remains poorly understood what other cellular factors might allow N-BPs to exert their pharmacological effects. Here, we performed genome-wide studies in cells and patients to identify the poorly characterized gene, ATRAID . Loss of ATRAID function results in selective resistance to N-BP-mediated loss of cell viability and the prevention of alendronate-mediated inhibition of prenylation. ATRAID is required for alendronate inhibition of osteoclast function, and ATRAID -deficient mice have impaired therapeutic responses to alendronate in both postmenopausal and senile (old age) osteoporosis models. Lastly, we performed exome sequencing on patients taking N-BPs that suffered ONJ or an AFF. ATRAID is one of three genes that contain rare non-synonymous coding variants in patients with ONJ or AFF that is also differentially expressed in poor outcome groups of patients treated with N-BPs. We functionally validated this patient variation in ATRAID as conferring cellular hypersensitivity to N-BPs. Our work adds key insight into the mechanistic action of N-BPs and the processes that might underlie differential responsiveness to N-BPs in people.One Sentence Summary ATRAID is essential for responses to the commonly prescribed osteoporosis drugs nitrogen-containing bisphosphonates.Overline BONE### Competing Interest StatementATRAID, SNTG1, EPHB1, and PLCL1, the genes identified here, are part of a Whitehead–Harvard patent on which T.R.P., T.R.B., and D.M.S. are inventors (US8748097B1).

Abstract Replication stress is a characteristic feature of cancer cells, which is resulted from sustained proliferative signaling induced by activation of oncogenes or loss of tumor suppressors. In cancer cells, oncogene-induced replication stress manifests as replication-associated lesions, predominantly double-strand DNA breaks (DSBs). An essential mechanism utilized by cells to repair replication-associated DSBs is homologous recombination (HR). In order to overcome replication stress and survive, cancer cells often require enhanced HR repair capacity. Therefore, the key link between HR repair and cellular tolerance to replication-associated DSBs provides us with a mechanistic rationale for exploiting synthetic lethality between HR repair inhibition and replication stress. Our studies showed that DNA2 nuclease is an evolutionarily conserved essential component of HR repair machinery. Here we demonstrate that DNA2 is indeed overexpressed in pancreatic cancers, one of the deadliest and more aggressive forms of human cancers, where mutations in the KRAS are present in 90%-95% of cases. In addition, depletion of DNA2 significantly reduces pancreatic cancer cell survival and xenograft tumor growth, suggesting the therapeutic potential of DNA2 inhibition. Finally, we develop a robust high-throughput biochemistry assay to screen for inhibitors of the DNA2 nuclease activity. The top inhibitors were shown to be efficacious against both yeast Dna2 and human DNA2. Treatment of cancer cells with DNA2 inhibitors recapitulates phenotypes observed upon DNA2 depletion, including decreased DNA end resection and attenuation of HR repair. Similar to genetic ablation of DNA2, chemical inhibition of DNA2 selectively attenuates the growth of various cancer cells with oncogene-induced replication stress. Taken together, our findings open a new avenue to develop a new class of anti-cancer drugs by targeting druggable nuclease DNA2. We 4, 16. In propose DNA2 inhibition as new strategy in cancer therapy by targeting replication stress, a molecular property of cancer cells that is acquired as a result of oncogene activation instead of targeting undruggable oncoprotein itself such as KRAS.