Systematic analysis of gene function across diverse cell types in vivo is hindered by two challenges: obtaining sufficient cells from live tissues and accurately identifying each cell9s perturbation in high-throughput single-cell assays. Leveraging AAV9s versatile cell type tropism and high labeling capacity, we expanded the resolution and scale of in vivo CRISPR screens: allowing phenotypic analysis at single-cell resolution across a multitude of cell types in the embryonic brain, adult brain, and peripheral nervous system. We undertook extensive tests of 86 AAV serotypes, combined with a transposon system, to substantially amplify labeling and accelerate in vivo gene delivery from weeks to days. Using this platform, we performed an in utero genetic screen as proof-of-principle and identified pleiotropic regulatory networks of Foxg1 in cortical development, including Layer 6 corticothalamic neurons where it tightly controls distinct networks essential for cell fate specification. Notably, our platform can label >6% of cerebral cells, surpassing the current state-of-the-art efficacy at <0.1% (mediated by lentivirus), and achieve analysis of over 30,000 cells in one experiment, thus enabling massively parallel in vivo Perturb-seq. Compatible with various perturbation techniques (CRISPRa/i) and phenotypic measurements (single-cell or spatial multi-omics), our platform presents a flexible, modular approach to interrogate gene function across diverse cell types in vivo, connecting gene variants to their causal functions.

Abstract Identifying readily implementable methods that can effectively counteract aging is urgently needed for tackling age-related degenerative disorders. Here, we conducted functional assessments and deep molecular phenotyping in the aging mouse to demonstrate that glucagon-like peptide-1 receptor agonist (GLP-1RA) treatment attenuates body-wide age-related changes. Apart from improvements in physical and cognitive performance, the age-counteracting effects are prominently evident at multiple omic levels. These span the transcriptomes and DNA methylomes of various tissues, organs and circulating white blood cells, as well as the plasma metabolome. Importantly, the beneficial effects are specific to aged mice, not young adults, and are achieved with a low dosage of GLP-1RA which has a negligible impact on food consumption and body weight. The molecular rejuvenation effects exhibit organ-specific characteristics, which are generally heavily dependent on hypothalamic GLP-1R. We benchmarked the GLP-1RA age-counteracting effects against those of mTOR inhibition, a well-established anti-aging intervention, observing a strong resemblance across the two strategies. Our findings have broad implications for understanding the mechanistic basis of the clinically observed pleiotropic effects of GLP-1RAs, the design of intervention trials for age-related diseases, and the development of anti-aging-based therapeutics.