Abstract Telomere length (TL) is an important biomarker of cellular aging, yet its links with health outcomes may be complicated by use of different tissues. We evaluated within- and between-individual variability in TL and quality metrics of DNA across five tissues using a cross-sectional dataset ranging from 8 to 70 years (N=197). DNA was extracted from all tissue cells using the Gentra Puregene DNA Extraction Kit. Absolute TL (aTL) in kilobase pairs was measured in buccal epithelial cells, saliva, dried blood spots (DBS), buffy coat, and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using qPCR. aTL significantly shortened with age for all tissues except saliva and buffy coat, although buffy coat was available for a restricted age range (8 to 15 years). aTL did not significantly differ across blood-based tissues (DBS, buffy coat, PBMC), which had significantly longer aTL than buccal cells and saliva. Additionally, aTL was significantly correlated for the majority of tissue pairs, with partial Spearman’s correlations controlling for age and sex ranging from ⍴ = 0.18 to 0.51. We also measured quality metrics of DNA including integrity, purity, and quantity of extracted DNA from all tissues and explored whether controlling for DNA metrics improved predictions of aTL. We found significant tissue variation: DNA from blood-based tissues had high DNA integrity, more acceptable A260/280 and A260/230 values, and greater extracted DNA concentrations compared to buccal cells and saliva. Longer aTL was associated with lower DNA integrity, higher extracted DNA concentrations, and higher A260/230, particularly for saliva. Model comparisons suggested that incorporation of quality DNA metrics improves models of TL, although relevant metrics vary by tissue. These findings highlight the merits of using blood-based tissues and suggest that incorporation of quality DNA metrics as control variables in population-based studies can improve TL predictions, especially for more variable tissues like buccal and saliva.

Epigenetic clocks are a common group of tools used to measure biological aging - the progressive deterioration of cells, tissues and organs. Epigenetic clocks have been trained almost exclusively using blood-based tissues but there is growing interest in estimating epigenetic age using less-invasive oral-based tissues (i.e., buccal or saliva) in both research and commercial settings. However, differentiated cell types across body tissues exhibit unique DNA methylation landscapes and age-related alterations to the DNA methylome. Applying epigenetic clocks derived from blood-based tissues to estimate epigenetic age of oral-based tissues may introduce biases. We tested the within-person comparability of common epigenetic clocks across five tissue types: buccal epithelial, saliva, dry blood spots, buffy coat (i.e., leukocytes), and peripheral blood mononuclear cells. We tested 284 distinct tissue samples from 83 individuals aged 9-70 years. Overall, there were significant within-person differences in epigenetic clock estimates from oral-based versus blood-based tissues, with average differences of almost 30 years observed in some age clocks. In addition, most epigenetic clock estimates of blood-based tissues exhibited low correlation with estimates from oral-based tissues despite controlling for cellular proportions and other technical factors. Our findings indicate that application of blood-derived epigenetic clocks in oral-based tissues may not yield comparable estimates of epigenetic age, highlighting the need for careful consideration of tissue type when estimating epigenetic age.

ABSTRACT BACKGROUND Calorie restriction (CR) increases healthy lifespan and is accompanied by slowing or reversal of aging-associated DNA methylation (DNAm) changes in animal models. In the Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy (CALERIE™) human trial we evaluated associations of CR and changes in whole-blood DNAm. METHODS CALERIE™ randomized 220 healthy, non-obese adults in a 2:1 allocation to two years of CR or ad libitum (AL) diet. The average CR in the treatment group through 24-months of follow-up was 12%. Whole blood (baseline, 12 and 24 month) DNAm profiles were measured. Epigenome-wide association study (EWAS) analysis tested CR-induced changes from baseline to 12- and 24-months in the n=197 participants with available DNAm data. RESULTS No CpG-site-specific changes with CR reached epigenome-wide significance (FDR<0.05). Secondary analyses of CpG sites identified in published EWAS suggest, we found that CR induced DNAm changes opposite those associated with body mass index (BMI) and smoking (p<0.003 at 12- and 24-month follow-ups). In contrast, CR altered DNAm at chronological-age associated CpG sites in the direction of older age (p<0.003 at 12- and 24-month follow-ups). CONCLUSION Although individual CpG site DNAm changes in response to CR were not identified, analyses of sets CpGs identified in prior EWAS revealed CR-induced changes to blood DNAm. Altered CpG sets were enriched for insulin-production, glucose-tolerance, inflammation, and DNA-binding and -regulation pathways, several of which are known to be modified by CR. DNAm changes may contribute to CR effects on aging.

Abstract The dopamine transporter gene, SLC6A3 , has received substantial attention in genetic association studies of various phenotypes. Although some variable number tandem repeats (VNTRs) present in SLC6A3 have been tested in genetic association studies, results have not been consistent. VNTRs in SLC6A3 that have not been examined genetically were characterized. Tandem Repeat Annotation Library (TRAL) was used to characterize the VNTRs of 64 unrelated long-read haplotype-phased SLC6A3 sequences. Sequence similarity of each repeat unit of the five VNTRs is reported, along with the correlations of SNP-SNP, SNP-VNTR and VNTR-VNTR alleles across the gene. One of these VNTRs is a novel hyper-VNTR (hyVNTR) in intron 8 of SLC6A3 , which contains a range of 3.4-133.4 repeat copies and has a consensus sequence length of 38bp, with 82% G+C content. The 38-base repeat was predicted to form G-quadruplexes in silico and was confirmed by circular dichroism spectroscopy. Additionally, this hyVNTR contains multiple putative binding sites for PRDM9, which, in combination with low levels of linkage disequilibrium around the hyVNTR, suggests it might be a recombination hotspot. Summary Blurb This VNTR has a heterozygosity value of 0.93, forms G-tetrads, and is in low linkage disequilibrium with surrounding sequence, making it a new site for genetic analysis.

Abstract Epigenetic clocks are a common group of tools used to measure biological aging—the progressive deterioration of cells, tissues, and organs. Epigenetic clocks have been trained almost exclusively using blood‐based tissues, but there is growing interest in estimating epigenetic age using less‐invasive oral‐based tissues (i.e., buccal or saliva) in both research and commercial settings. However, differentiated cell types across body tissues exhibit unique DNA methylation landscapes and age‐related alterations to the DNA methylome. Applying epigenetic clocks derived from blood‐based tissues to estimate epigenetic age of oral‐based tissues may introduce biases. We tested the within‐person comparability of common epigenetic clocks across five tissue types: buccal epithelial, saliva, dry blood spots, buffy coat (i.e., leukocytes), and peripheral blood mononuclear cells. We tested 284 distinct tissue samples from 83 individuals aged 9–70 years. Overall, there were significant within‐person differences in epigenetic clock estimates from oral‐based versus blood‐based tissues, with average differences of almost 30 years observed in some age clocks. In addition, most epigenetic clock estimates of blood‐based tissues exhibited low correlation with estimates from oral‐based tissues despite controlling for cellular proportions and other technical factors. Notably, the Skin and Blood clock exhibited the greatest concordance across all tissue types, indicating its unique ability to estimate chronological age in oral‐ and blood‐based tissues. Our findings indicate that application of blood‐derived epigenetic clocks in oral‐based tissues may not yield comparable estimates of epigenetic age, highlighting the need for careful consideration of tissue type when estimating epigenetic age.