Abstract In vitro culture systems that structurally model human myogenesis and promote PAX7 + myogenic progenitor maturation have not been established. Here we report that human skeletal muscle organoids can be differentiated from induced pluripotent stem cell lines to contain paraxial mesoderm and neuromesodermal progenitors and develop into organized structures reassembling neural plate border and dermomyotome. Culture conditions instigate neural lineage arrest and promote fetal hypaxial myogenesis towards limb axial anatomical identity, with generation of sustainable uncommitted PAX7 myogenic progenitors and fibroadipogenic (PDGFRa+) progenitor populations equivalent to those from the second trimester of human gestation. Single cell comparison to human fetal and adult myogenic progenitors reveals distinct molecular signatures for non-dividing myogenic progenitors in activated (CD44 High /CD98 + /MYOD1 + ) and dormant (PAX7 High /FBN1 High /SPRY1 High ) states. Our approach provides a robust 3D in vitro developmental system for investigating muscle tissue morphogenesis and homeostasis.

Abstract Human plasma DNA originates from all tissues and organs, holding the potential as a versatile marker for diseases such as cancer, as fragments of cancer-specific alleles can be found circulating in the blood. While linear DNA has been studied intensely as a liquid biomarker, the role of circular circulating DNA in cancer is more unknown due, in part, to a lack of comprehensive testing methods. Our developed method profiles extrachromosomal circular DNA (eccDNA) in plasma, integrating Solid-Phase Reversible Immobilization (SPRI) bead purification, the removal of linear DNA and mitochondrial DNA, and DNA sequencing. As an initial assessment, we examined the method, biological variations, and technical variations using plasma samples from four patients with lung adenocarcinoma and four healthy and physically fit individuals. Despite the small sample group, we observed a significant eccDNA increase in cancer patients in two independent laboratories and that eccDNA covered up to 0.4 % of the genome/mL plasma. We found a subset of eccDNA from recurrent genes present in cancer samples but not in every control. In conclusion, our data reflect the large variation found in eccDNA sequence content and show that the variability observed among replicates in eccDNA stems from a biological source and can cause inconclusive findings for biomarkers. This suggests the need to explore other biological markers, such as epigenetic features on eccDNA.