Recent advances in cell reprogramming showed that OSKM induction is able to improve cell physiology in vitro and in vivo. Here, we show that a single short reprogramming induction is sufficient to prevent musculoskeletal functions deterioration of mice, when applied in early life. In addition, in old age, treated mice have improved tissue structures in kidney, spleen, skin, and lung, with an increased lifespan of 15% associated with organ-specific differential age-related DNA methylation signatures rejuvenated by the treatment. Altogether, our results indicate that a single short reprogramming early in life might initiate and propagate an epigenetically related mechanism to promote a healthy lifespan.

Abstract Forced and maintained expression of four transcription factors OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC (OSKM), can reprogram somatic cells into induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) and a limited OSKM induction is able to rejuvenate the cell physiology without changing the cell identity. We therefore sought to determine if a burst of OSKM might improve tissue fitness and delay age-related pathologies in a whole animal. For this, we used a sensitive model of heterozygous premature aging mice carrying just one mutated Lamin A allele producing progerin. We briefly treated two months-young heterozygotes mice with OSKM and monitored their natural age-related deterioration by various health parameters. Surprisingly, a single two and a half weeks reprogramming was sufficient to improve body composition and functional capacities, over the entire lifespan. Mice treated early in life had improved tissue structures in bone, lung, spleen, kidney and skin, with an increased lifespan of 15%, associated to a differential DNA methylation signature. Altogether, our results indicate that a single short reprogramming early in life might initiate and propagate an epigenetically related rejuvenated cell physiology, to promote a healthy lifespan. One Sentence summary A single short reprogramming early in life rejuvenates cell physiology, improves body composition, tissue fitness and increases lifespan in elderly.

The analysis of protein dynamics or turnover in patients has the potential to reveal altered protein recycling such as in Alzheimer disease, and to provide informative data regarding drug efficacy, or certain biological processes. The observed protein dynamics in a solid tissue or a fluid is the net result of protein synthesis and degradation, but also transport across biological compartments. We report an accurate 3-biological compartment model able simultaneously account for the protein dynamics observed in blood plasma and the cerebrospinal fluid (CSF) including a hidden central nervous system (CNS) compartment. We successfully applied this model to 69 proteins of a single individual displaying similar or very different dynamics in plasma and CSF. This study put a strong emphasis on the methods and tools needed develop this type of model. We believe it will be useful to any researcher dealing with protein dynamics data modeling.

The analysis of protein dynamics or turnover in patients has the potential to reveal altered protein recycling, such as in Alzheimer's disease, and to provide informative data regarding drug efficacy or certain biological processes. The observed protein dynamics in a solid tissue or a fluid is the net result of not only protein synthesis and degradation but also transport across biological compartments. We report an accurate 3-biological compartment model able to simultaneously account for the protein dynamics observed in blood plasma and the cerebrospinal fluid (CSF) including a hidden central nervous system (CNS) compartment. We successfully applied this model to 69 proteins of a single individual displaying similar or very different dynamics in plasma and CSF. This study puts a strong emphasis on the methods and tools needed to develop this type of model. We believe that it will be useful to any researcher dealing with protein dynamics data modeling.

Cancer stem cells (CSCs) are a small but critical cell population for cancer biology since they display inherent resistance to standard therapies and give rise to metastases. Despite accruing evidence establishing a link between deregulation of epitranscriptome-related players and tumorigenic process, the role of messenger RNA (mRNA) modifications dynamic in the regulation of CSC properties remains poorly understood. Here, we show that the cytoplasmic pool of fat mass and obesity-associated protein (FTO) impedes CSC abilities in colorectal cancer through its m6Am (N6,2'-O-dimethyladenosine) demethylase activity. While m6Am is strategically located next to the m7G-mRNA cap, its biological function is not well understood and has not been addressed in cancer. Low FTO expression in patient-derived cell lines elevates m6Am level in mRNA which results in enhanced in vivo tumorigenicity and chemoresistance. Inhibition of the nuclear m6Am methyltransferase, PCIF1/CAPAM, partially reverses this phenotype. FTO-mediated regulation of m6Am marking constitutes a novel, reversible pathway controlling CSC abilities that does not involve transcriptome remodeling, but could fine-tune translation efficiency of selected m6Am marked transcripts. Altogether, our findings bring to light the first biological function of the m6Am modification and its potential adverse consequences for colorectal cancer management.

Neurofilament light chain (NfL) is an early nonspecific biomarker in neurodegenerative diseases and traumatic brain injury, indicating axonal damage. This work describes the detailed structural characterization of a selected primary calibrator with the potential to be used in future reference measurement procedure (RMP) development for the accurate quantification of NfL. As a part of the described workflow, the sequence, higher-order structure as well as solvent accessibility, and hydrogen-bonding profile were assessed under three different conditions in KPBS, artificial cerebrospinal fluid, and artificial cerebrospinal fluid in the presence of human serum albumin. The results revealed that NfL is a structurally heterogeneous protein, eliciting a large conformational flexibility. Its structural ensemble changed when it was diluted with an aqueous buffer versus a surrogate matrix, artificial cerebrospinal fluid (aCSF), and/or aCSF with human serum albumin. Various regions of protection and deprotection in the protein head, central helical, and tail domains that experienced altered solvent accessibility and conformational changes caused by different solvent conditions were identified. Moreover, interfacial residues, which may play a role in a potential direct interaction between NfL and human serum albumin, emerged from hydrogen–deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS). These data pinpointed distinct regions of the protein that may participate in such an interaction. Overall, critical quality attributes of a potential primary calibrator for NfL measurements are provided. These findings will ultimately inform ongoing biochemical and clinical assay development procedures and manufacturing practices, giving careful consideration during sample handling and method development.

The knowledge of protein dynamics or turnover in patients provides invaluable information related to certain diseases, drug efficacy, or biological processes. A great corpus of experimental and computational methods has been developed, including by us, in the case of human patients followed in vivo. Moving one step further, we propose here a new modeling approach to capture the highly relevant notion of population protein dynamics. Using two data sets, we show that models inspired by population pharmacokinetics can accurately capture protein turnover within a cohort of individuals, even in presence of substantial inter-individual variability. Such models pave the way for comparative studies searching for altered dynamics or biomarkers in diseases.

The extraction of accurate physiological parameters from clinical samples provides a unique perspective to understand disease etiology and evolution, including under therapy. We introduce a new proteomics framework to map patient proteome dynamics in vivo, either proteome wide or in large targeted panels. We applied it to ventricular cerebrospinal fluid (CSF) and could determine the turnover parameters of almost 200 proteins, whereas a handful were known previously. We covered a large number of neuron biology- and immune system-related proteins including many biomarkers and drug targets. This first large data set unraveled a significant relationship between turnover and protein origin that relates to our ability to investigate the central nervous system physiology precisely in future studies. Our data constitute a reference in CSF biology as well as a repertoire of peptides for the community to design new proteome dynamics analyses. The disclosed methods apply to other fluids or tissues provided sequential sample collection can be performed.

Abstract Inherited retinal diseases (IRDs) are clinically and genetically heterogeneous disorders characterised by progressive vision loss. Over 270 causative genes have been identified and variants within the same gene can give rise to clinically distinct disorders. Human induced pluripotent stem cells (iPSCs) have revolutionised disease modelling, by allowing pathophysiological and therapeutic studies in the patient and tissue context. The IRD gene RLBP1 encodes CRALBP, an actor of the rod and cone visual cycles in the retinal pigment epithelium (RPE) and Müller cells, respectively. Variants in RLBP1 lead to three clinical subtypes: Bothnia dystrophy, Retinitis punctata albescens and Newfoundland rod-cone dystrophy. We modelled RLBP1 -IRD subtypes by patient-specific iPSC-derived RPE and identified pertinent therapeutic read-outs. We developed an AAV2/5-mediated gene replacement strategy and provided a proof-of-concept in the ex vivo human models that was validated in an in vivo Rlbp1 −/− murine model. Most importantly, we identified a previously unsuspected smaller CRALBP isoform that is naturally and differentially expressed in both human and murine retina. The new isoform arises from an alternative methionine initiation site and plays a role in the visual cycle. This work provides novel insights into CRALBP expression and RLBP1 -associated pathophysiology and raises important considerations for successful gene supplementation therapy.