Background Cell viability and motility comprise ubiquitous mechanisms involved in a variety of (patho)biological processes including cancer. We report a technical comparative analysis of the novel impedance-based xCELLigence Real-Time Cell Analysis detection platform, with conventional label-based endpoint methods, hereby indicating performance characteristics and correlating dynamic observations of cell proliferation, cytotoxicity, migration and invasion on cancer cells in highly standardized experimental conditions. Methodology/Principal Findings Dynamic high-resolution assessments of proliferation, cytotoxicity and migration were performed using xCELLigence technology on the MDA-MB-231 (breast cancer) and A549 (lung cancer) cell lines. Proliferation kinetics were compared with the Sulforhodamine B (SRB) assay in a series of four cell concentrations, yielding fair to good correlations (Spearman's Rho 0.688 to 0.964). Cytotoxic action by paclitaxel (0–100 nM) correlated well with SRB (Rho>0.95) with similar IC50 values. Reference cell migration experiments were performed using Transwell plates and correlated by pixel area calculation of crystal violet-stained membranes (Rho 0.90) and optical density (OD) measurement of extracted dye (Rho>0.95). Invasion was observed on MDA-MB-231 cells alone using Matrigel-coated Transwells as standard reference method and correlated by OD reading for two Matrigel densities (Rho>0.95). Variance component analysis revealed increased variances associated with impedance-based detection of migration and invasion, potentially caused by the sensitive nature of this method. Conclusions/Significance The xCELLigence RTCA technology provides an accurate platform for non-invasive detection of cell viability and motility. The strong correlations with conventional methods imply a similar observation of cell behavior and interchangeability with other systems, illustrated by the highly correlating kinetic invasion profiles on different platforms applying only adapted matrix surface densities. The increased sensitivity however implies standardized experimental conditions to minimize technical-induced variance.

Synapses are found in vast numbers in the brain and contain complex proteomes. We developed genetic labeling and imaging methods to examine synaptic proteins in individual excitatory synapses across all regions of the mouse brain. Synapse catalogs were generated from the molecular and morphological features of a billion synapses. Each synapse subtype showed a unique anatomical distribution, and each brain region showed a distinct signature of synapse subtypes. Whole-brain synaptome cartography revealed spatial architecture from dendritic to global systems levels and previously unknown anatomical features. Synaptome mapping of circuits showed correspondence between synapse diversity and structural and functional connectomes. Behaviorally relevant patterns of neuronal activity trigger spatiotemporal postsynaptic responses sensitive to the structure of synaptome maps. Areas controlling higher cognitive function contain the greatest synapse diversity, and mutations causing cognitive disorders reorganized synaptome maps. Synaptome technology and resources have wide-ranging application in studies of the normal and diseased brain.

Abstract Alzheimer’s disease typically progresses in stages, which have been defined by the presence of disease-specific biomarkers: amyloid (A), tau (T) and neurodegeneration (N). This progression of biomarkers has been condensed into the ATN framework, in which each of the biomarkers can be either positive (+) or negative (−). Over the past decades, genome-wide association studies have implicated ∼90 different loci involved with the development of late-onset Alzheimer’s disease. Here, we investigate whether genetic risk for Alzheimer’s disease contributes equally to the progression in different disease stages or whether it exhibits a stage-dependent effect. Amyloid (A) and tau (T) status was defined using a combination of available PET and CSF biomarkers in the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative cohort. In 312 participants with biomarker-confirmed A−T− status, we used Cox proportional hazards models to estimate the contribution of APOE and polygenic risk scores (beyond APOE) to convert to A+T− status (65 conversions). Furthermore, we repeated the analysis in 290 participants with A+T− status and investigated the genetic contribution to conversion to A+T+ (45 conversions). Both survival analyses were adjusted for age, sex and years of education. For progression from A−T− to A+T−, APOE-e4 burden showed a significant effect [hazard ratio (HR) = 2.88; 95% confidence interval (CI): 1.70–4.89; P < 0.001], whereas polygenic risk did not (HR = 1.09; 95% CI: 0.84–1.42; P = 0.53). Conversely, for the transition from A+T− to A+T+, the contribution of APOE-e4 burden was reduced (HR = 1.62; 95% CI: 1.05–2.51; P = 0.031), whereas the polygenic risk showed an increased contribution (HR = 1.73; 95% CI: 1.27–2.36; P < 0.001). The marginal APOE effect was driven by e4 homozygotes (HR = 2.58; 95% CI: 1.05–6.35; P = 0.039) as opposed to e4 heterozygotes (HR = 1.74; 95% CI: 0.87–3.49; P = 0.12). The genetic risk for late-onset Alzheimer’s disease unfolds in a disease stage-dependent fashion. A better understanding of the interplay between disease stage and genetic risk can lead to a more mechanistic understanding of the transition between ATN stages and a better understanding of the molecular processes leading to Alzheimer’s disease, in addition to opening therapeutic windows for targeted interventions.

Abstract Nonischaemic myocardial fibrosis is associated with cardiac dysfunction, malignant arrhythmias and sudden cardiac death. In the absence of a specific aetiology, its finding as late gadolinium enhancement (LGE) on cardiac magnetic resonance imaging is often attributed to preceding viral myocarditis. Athletes presenting with ventricular arrhythmias often have nonischaemic LGE. Previous studies have demonstrated an adverse effect of exercise on the course of acute viral myocarditis. In this study, we have investigated, for the first time, the impact of endurance training on longer-term outcomes such as myocardial fibrosis and arrhythmogenicity in a murine coxsackievirus B3 (CVB)-induced myocarditis model. Male C57BL/6J mice (n = 72) were randomly assigned to 8 weeks of forced treadmill running (EEX) or no exercise (SED). Myocarditis was induced 2 weeks later by a single intraperitoneal injection with CVB, versus vehicle in the controls (PBS). In a separate study, mice (n = 30) were subjected to pretraining for 13 weeks (preEEX), without continuation of exercise during myocarditis. Overall, continuation of exercise resulted in a milder clinical course of viral disease, with less weight loss and better preserved running capacity. CVB-EEX and preEEX-CVB mice tended to have a lower mortality rate. At sacrifice (i.e. 6 weeks after inoculation), the majority of virus was cleared from the heart. Histological assessment demonstrated prominent myocardial inflammatory infiltration and cardiomyocyte loss in both CVB groups. Inflammatory lesions in the CVB-EEX group contained higher numbers of pro-inflammatory cells (iNOS-reactive macrophages and CD8 + T lymphocytes) compared to these in CVB-SED. Treadmill running during myocarditis increased interstitial fibrosis [82.4% (CVB-EEX) vs. 56.3% (CVB-SED); P = 0.049]. Additionally, perivascular and/or interstitial fibrosis with extensive distribution was more likely to occur with exercise [64.7% and 64.7% (CVB-EEX) vs. 50% and 31.3% (CVB-SED); P = 0.048]. There was a numerical, but not significant, increase in the number of scars per cross-section (1.9 vs. 1.2; P = 0.195), with similar scar distribution and histological appearance in CVB-EEX and CVB-SED. In vivo electrophysiology studies did not induce sustained monomorphic ventricular tachycardia, only nonsustained (usually polymorphic) runs. Their cumulative beat count and duration paralleled the increased fibrosis between CVB-EEX and CVB-SED, but the difference was not significant ( P = 0.084 for each). Interestingly, in mice that were subjected to pretraining only without continuation of exercise during myocarditis, no differences between pretrained and sedentary mice were observed at sacrifice (i.e. 6 weeks after inoculation and training cessation) with regard to myocardial inflammation, fibrosis, and ventricular arrhythmogenicity. In conclusion, endurance exercise during viral myocarditis modulates the inflammatory process with more pro-inflammatory cells and enhances perivascular and interstitial fibrosis development. The impact on ventricular arrhythmogenesis requires further exploration.

Abstract Neurodevelopmental disorders of genetic origin delay the acquisition of normal abilities and cause disabling phenotypes. Spontaneous attenuation and even complete amelioration of symptoms in early childhood and adolescence occur in many disorders 1–10 , suggesting that brain circuits possess an intrinsic capacity to repair themselves. We examined the molecular composition of almost a trillion excitatory synapses on a brain-wide scale between birth and adulthood in mice carrying a mutation in the homeobox transcription factor Pax6 , a neurodevelopmental disorder model 11 . Pax6 haploinsufficiency had no impact on total synapse number at any age. By contrast, the postnatal expansion of synapse diversity and acquisition of normal synaptome architecture were delayed in all brain regions, interfering with network and cognitive functions. Specific excitatory synapse types and subtypes were affected in two key developmental age-windows. These phenotypes were reversed within 2-3 weeks of onset, restoring synaptome architecture to its normal developmental trajectory. Synapse subtypes with high rates of protein turnover mediated these events. These results show synaptome remodelling confers resilience to neurodevelopmental disorders.

Abstract Protein turnover is required for synapse maintenance and remodelling and may impact memory duration. We quantified the lifetime of postsynaptic protein PSD95 in individual excitatory synapses across the mouse brain and lifespan, generating the Protein Lifetime Synaptome Atlas. Excitatory synapses have a wide range of protein lifetimes that may extend from a few hours to several months, with distinct spatial distributions in dendrites, neuron types and brain regions. Short protein lifetime (SPL) synapses are enriched in developing animals and in regions controlling innate behaviors, whereas long protein lifetime (LPL) synapses accumulate during development, are enriched in the cortex and CA1 where memories are stored, and are preferentially preserved in old age. The protein lifetime synaptome architecture is disrupted in an autism model, with synapse protein lifetime increased throughout the brain. These findings add a further layer to synapse diversity in the brain and enrich prevailing concepts in behavior, development, ageing and brain repair.

Background: Olive leaves are a rich source of polyphenols, predominantly secoiridoids, flavonoids, and simple phenols, which exhibit various biological properties. Extracts prepared from olive leaves are associated with hypoglycemic, hypotensive, diuretic, and antiseptic properties. Upon ingestion, a substantial fraction of these polyphenols reaches the colon where they undergo extensive metabolism by the gut microbiota. Host characteristics, like age, can influence the composition of the gut microbiome, potentially affecting the biotransformation of these compounds. Therefore, it can be hypothesised that differences in the gut microbiome between young and elderly individuals may impact the biotransformation rate and the type and amount of metabolites formed. Methods: An in vitro biotransformation model was used to mimic the conditions in the stomach, small intestine and colon of two age groups of healthy participants (20–30 years old, ≥65 years old), using oleuropein as a single compound and an olive leaf extract as test compounds. The bacterial composition and metabolite content were investigated. Results: The study revealed that, while the same metabolites were formed in both age groups, in the young age group, less metabolite formation was observed, likely due to a reduced viable cell count. Most biotransformation reactions took place within the first 24 h of colon incubation, and mainly, deglycosylation, hydrolysis, flavonoid ring cleavage, and demethylation reactions were observed. A bacterial composition analysis showed a steep drop in α-diversity after 24 h of colon incubation, likely due to favourable experimental conditions for certain bacterial species. Conclusions: Both age groups produced the same metabolites, suggesting that the potential for polyphenols to exert their health-promoting benefits persists in healthy older individuals.

Introduction Interval cancer (IC) is an important quality indicator in colorectal cancer (CRC) screening. Previously, we found that fecal immunochemical test (FIT) ICs are more common in women, older age, right-sided tumors, and advanced stage. Here, we extended our existing stage IV patient cohort with clinicopathological and molecular characteristics, to identify factors associated with FIT-IC. Methods Logistic regression models were fit to identify variables associated with the odds of having a stage IV FIT-IC. Multivariate models were corrected for gender, age, and location. Results A total of 292 screen-detected (SD) CRCs and 215 FIT-IC CRCs were included. FIT-IC CRC had 5 fold higher odds to be a neuroendocrine (NET) tumor and 2.5 fold higher odds to have lymphovascular invasion. Interestingly, some variables lost significance upon accounting for location. Thus, tumor location is a critical covariate that should always be included when evaluating factors related to FIT-IC. Conclusions We identified NETs and lymphovascular invasion as factors associated with increased odds of having a stage IV FIT-IC. Moreover, we highlight the importance of tumor location as a covariate in evaluating FIT-IC related factors. More research across all stages is needed to clarify how these insights might help to optimize the Flemish CRC screening program.