Abstract Cytosine modifications in DNA such as 5-methylcytosine (5mC) underlie a broad range of developmental processes, maintain cellular lineage specification, and can define or stratify cancer and other diseases. However, the wide variety of approaches available to interrogate these modifications has created a need for harmonized materials, methods, and rigorous benchmarking to improve genome-wide methylome sequencing applications in clinical and basic research. Here, we present a multi-platform assessment and a global resource for epigenetics research from the FDA’s Epigenomics Quality Control (EpiQC) Group. The study design leverages seven human cell lines that are designated as reference materials and publicly available from the National Institute of Standards and Technology (NIST) and Genome in a Bottle (GIAB) consortium. These samples were subject to a variety of genome-wide methylation interrogation approaches across six independent laboratories, with a primary focus was on 5-methylcytosine modifications. Each sample was processed in two or more technical replicates by three whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) protocols (TruSeq DNA methylation, Accel-NGS MethylSeq, and SPLAT), oxidative bisulfite sequencing (TrueMethyl), one enzymatic deamination method (EMseq), targeted methylation sequencing (Illumina Methyl Capture EPIC), and single-molecule long-read nanopore sequencing from Oxford Nanopore Technologies. After rigorous quality assessment and comparison to Illumina EPIC methylation microarrays and testing on a range of algorithms (Bismark, BitmapperBS, BWAMeth, and GemBS), we found overall high concordance between assays (R=0.87-R0.93), differences in efficency of read mapping and CpG capture and coverage, and platform performance. The data provided herein can guide continued used of these reference materials in epigenomics assays, as well as provide best practices for epigenomics research and experimental design in future studies.

The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 has led to a wide range of clinical presentations, with respiratory symptoms being common. However, emerging evidence suggests that the gastrointestinal (GI) tract is also affected, with angiotensin-converting enzyme 2, a key receptor for SARS-CoV-2, abundantly expressed in the ileum and colon. The virus has been detected in GI tissues and fecal samples, even in cases with negative respiratory results. GI symptoms have been associated with an increased risk of ICU admission and mortality. The gut microbiome, a complex ecosystem of around 40 trillion bacteria, plays a crucial role in immunological and metabolic pathways. Dysbiosis of the gut microbiota, characterized by a loss of beneficial microbes and decreased microbial diversity, has been observed in COVID-19 patients, potentially contributing to disease severity. We conducted a comprehensive gut microbiome study in 204 hospitalized COVID-19 patients using both shallow and deep shotgun sequencing methods. We aimed to track microbiota composition changes induced by hospitalization, link these alterations to clinical procedures (antibiotics administration) and outcomes (ICU referral, survival), and assess the predictive potential of the gut microbiome for COVID-19 prognosis. Shallow shotgun sequencing was evaluated as a cost-effective diagnostic alternative for clinical settings.

Abstract Parkinson disease is the second most common neurodegenerative disease defined by presence of Lewy bodies and the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc). There are three types of PD - familial, early-onset and idiopathic. Idiopathic PD (IPD) accounts for approximately 90% of all PD cases. Mitochondrial dysfunction accompanies the pathogenesis of Parkinson’s disease. Loss of mitochondrial function increases oxidative stress and calcium buffering, which in turn hinders the production of ATP and disrupts the functioning of dopaminergic neurons. The main barrier in PD research was the lack of proper human models to study the mechanisms of PD development and progression. Using induced pluripotent stem (iPS) cells we generated patient-specific dopaminergic neurons. We observed differences in the mitochondria fitness but not differences in mitochondria mass, morphology or membrane potential. Expression of OXPHOS mitochondrial complexes were lower in PD patients in comparison to control group what resulted in changes in mitochondria respiratory status. We observed also lower expression levels of Na + /K + -ATPase subunits and ATP-sensitive K + (K-ATP) channel subunits. The lower oxygen consumption rate and extracellular acidification rate values were observed in dopaminergic progenitors and iPSC from PD patients compared to the control group. Importantly, observed decrease in the availability of ATP and in the energy consumption, as well as changes in acidification, may constitute contributing factors to the observed reduced neuronal excitability of PD patients dopaminergic neurons.