Summary Down Syndrome ( DS ) entails an increased risk of many chronic diseases that are typically associated with older age. The clinical manifestations of accelerated aging suggest that trisomy 21 increases the biological age of tissues, but molecular evidence for this hypothesis has been sparse. Here, we utilize a quantitative molecular marker of aging (known as the epigenetic clock) to demonstrate that trisomy 21 significantly increases the age of blood and brain tissue (on average by 6.6 years, P = 7.0 × 10 −14 ).

Summary The discovery of biomarkers able to predict biological age of individuals is a crucial goal in aging research. Recently, researchers' attention has turn toward epigenetic markers of aging. Using the I llumina I nfinium H uman M ethylation450 B ead C hip on whole blood DNA from a small cohort of 64 subjects of different ages, we identified 3 regions, the C p G islands of ELOVL 2 , FHL 2, and PENK genes, whose methylation level strongly correlates with age. These results were confirmed by the S equenom's E pi TYPER assay on a larger cohort of 501 subjects from 9 to 99 years, including 7 cord blood samples. Among the 3 genes, ELOVL 2 shows a progressive increase in methylation that begins since the very first stage of life (Spearman's correlation coefficient = 0.92) and appears to be a very promising biomarker of aging.

Aging | doi:10.18632/aging.100861. Steve Horvath, Chiara Pirazzini, Maria Giulia Bacalini, Davide Gentilini, Anna Maria Di Blasio, Massimo Delledonne, Daniela Mari, Beatrice Arosio, Daniela Monti, Giuseppe Passarino, Francesco De Rango, Patrizia D'Aquila, Cristina Giuliani, Elena Marasco, Sebastiano Collino, Patrick Descombes, Paolo Garagnani, Claudio Franceschi

Abstract In humans, females live longer than males but experience a worse longevity, as genome-wide autosomal DNA methylation differences between males and females have been reported. So far, few studies have investigated if DNA methylation is differently affected by aging in males and females. We performed a meta-analysis of 4 large whole blood datasets, comparing 4 aspects of epigenetic age-dependent remodeling between the two sexes: differential methylation, variability, epimutations and entropy. We reported that a large fraction (43%) of sex-associated probes undergoes age-associated DNA methylation changes, and that a limited number of probes shows age-by-sex interaction. We experimentally validated 2 regions mapping in FIGN and PRR4 genes, and showed sex-specific deviations of their methylation patterns in models of decelerated (centenarians) and accelerated (Down syndrome) aging. While we did not find sex differences in the age-associated increase in epimutations and in entropy, we showed that the number of probes showing age-related increase in methylation variability is 15 times higher in males compared to females. Our results can offer new epigenetic tools to study the interaction between aging and sex and can pave the way to the identification of molecular triggers of sex differences in longevity and age-related diseases prevalence.

Abstract Parkinson’s disease is increasingly prevalent. It progresses from the pre-motor stage (characterised by non-motor symptoms like REM sleep behaviour disorder), to the disabling motor stage. We need objective biomarkers for early/pre-motor disease stages to be able to intervene and slow the underlying neurodegenerative process. Here, we validate a targeted multiplexed mass spectrometry assay for blood samples from recently diagnosed motor Parkinson’s patients ( n = 99), pre-motor individuals with isolated REM sleep behaviour disorder (two cohorts: n = 18 and n = 54 longitudinally), and healthy controls ( n = 36). Our machine-learning model accurately identifies all Parkinson patients and classifies 79% of the pre-motor individuals up to 7 years before motor onset by analysing the expression of eight proteins—Granulin precursor, Mannan-binding-lectin-serine-peptidase-2, Endoplasmatic-reticulum-chaperone-BiP, Prostaglaindin-H2-D-isomaerase, Interceullular-adhesion-molecule-1, Complement C3, Dickkopf-WNT-signalling pathway-inhibitor-3, and Plasma-protease-C1-inhibitor. Many of these biomarkers correlate with symptom severity. This specific blood panel indicates molecular events in early stages and could help identify at-risk participants for clinical trials aimed at slowing/preventing motor Parkinson’s disease.

Abstract Cockayne syndrome (CS) and UV-sensitivity syndrome (UVSS) are rare genetic disorders caused by mutation of the DNA repair and chromatin remodelling proteins CSA or CSB, but only CS patients display a progeroid and neurodegenerative phenotype. As epigenetic modifications constitute a well-established hallmark of ageing, we characterized genome-wide DNA methylation (DNAm) of fibroblasts from CS versus UVSS patients and healthy donors. The analysis of differentially methylated positions and regions revealed a CS-specific epigenetic signature, enriched in developmental transcription factors, transmembrane transporters, and cell adhesion factors. The CS-specific signature compared to DNAm changes in other progeroid diseases and regular ageing, identifyied commonalities and differences in epigenetic remodelling. CS shares DNAm changes with normal ageing more than other progeroid diseases do, and according to the methylation clock CS samples show up to 13-fold accelerated ageing. Thus, CS is characterized by a specific epigenomic signature that partially overlaps with and exacerbates DNAm changes occurring in physiological aging. Our results unveil new genes and pathways that are potentially relevant for the progeroid/degenerative CS phenotype.

Abstract Background Individuals with type 2 diabetes (T2D) face an increased mortality risk, not fully captured by canonical risk factors. Biological age estimation through DNA methylation (DNAm), i.e . the epigenetic clocks, is emerging as a possible tool to improve risk stratification for multiple outcomes. However, whether these tools predict mortality independently of canonical risk factors in subjects with T2D is unknown. Methods Among a cohort of 568 T2D patients followed for 16.8 years, we selected a subgroup of 50 subjects, 27 survived and 23 deceased at present, passing the quality check and balanced for all risk factors after propensity score matching. We analyzed DNAm from peripheral blood leukocytes using the Infinium Human MethylationEPIC BeadChip (Illumina) to evaluate biological aging through previously validated epigenetic clocks and assess the DNAm-estimated levels of selected inflammatory proteins and blood cell counts. We tested the associations of these estimates with mortality using two-stage residual-outcome regression analysis, creating a reference model on data from the group of survived patients. Results Deceased subjects had higher median epigenetic age expressed with DNAmPhenoAge algorithm (57.49 [54.72; 60.58] years. vs. 53.40 [49.73; 56.75] years; p = 0.012), and accelerated DunedinPoAm pace of aging (1.05 [1.02; 1.11] vs. 1.02 [0.98; 1.06]; p = 0.012). DNAm PhenoAge (HR 1.16, 95% CI 1.05–1.28; p = 0.004) and DunedinPoAm (HR 3.65, 95% CI 1.43–9.35; p = 0.007) showed an association with mortality independently of canonical risk factors. The epigenetic predictors of 3 chronic inflammation-related proteins, i.e . CXCL10, CXCL11 and enRAGE, C-reactive protein methylation risk score and DNAm-based estimates of exhausted CD8 + T cell counts were higher in deceased subjects when compared to survived. Conclusions These findings suggest that biological aging, as estimated through existing epigenetic tools, is associated with mortality risk in individuals with T2D, independently of common risk factors and that increased DNAm-surrogates of inflammatory protein levels characterize deceased T2D patients. Replication in larger cohorts is needed to assess the potential of this approach to refine mortality risk in T2D.

Subcutaneous adipocytes are crucial for mammary gland epithelial development during pregnancy. Our and others’ previous data have suggested that adipo-epithelial transdifferentiation could play a key role in the mammary gland alveolar development. In this study, we tested whether adipo-epithelial transdifferentiation occurs in vitro. Data show that, under appropriate co-culture conditions with mammary epithelial organoids (MEOs), mature adipocytes lose their phenotype and acquire an epithelial one. Interestingly, even in the absence of MEOs, extracellular matrix and diffusible growth factors are able to promote adipo-epithelial transdifferentiation. Gene and protein expression studies indicate that transdifferentiating adipocytes exhibit some characteristics of milk-secreting alveolar glands, including significantly higher expression of milk proteins such as whey acidic protein and β-casein. Similar data were also obtained in cultured human multipotent adipose-derived stem cell adipocytes. A miRNA sequencing experiment on the supernatant highlighted mir200c, which has a well-established role in the mesenchymal–epithelial transition, as a potential player in this phenomenon. Collectively, our data show that adipo-epithelial transdifferentiation can be reproduced in in vitro models where this phenomenon can be investigated at the molecular level.

Background/Objectives: HBV infections can lead to serious liver complications that can have fatal consequences. In 2022, around 1.1 million individuals died from HBV-related cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Vaccines allow us to save more than 2.5 million lives each year; however, up to 10% of vaccinated individuals may not develop sufficient protective antibody levels. The aim of this study was to investigate the epigenetic drift in the response to HBV vaccine in isolated B cells. Methods: Epigenetic drift was measured by counting rare DNA methylation variants. These epivariants were detected in epigenome-wide data collected from isolated B cell samples from 41 responders and 30 non-responders (age range 22–62 years) to vaccination against HBV. Results: We found an accumulation of epivariants in the NR group, with a significant increase in hyper-methylated aberrations. We identified the chromosomes (1, 3, 11, 12, and 14) and genes (e.g., RUSC1_AS1 or TROVE2) particularly enriched in epivariants in NRs. The literature search and pathway analysis indicate that such genes are involved in the correct functioning of the immune system. Moreover, we observed a correlation between epigenetic drift and DNA methylation entropy in the male population of the cohort. Finally, we confirmed the correlation between epivariant loads and age-related epigenetic clocks. Conclusions: Our findings support the idea that an age-related derangement of the epigenetic architecture is involved in unresponsiveness to the HBV vaccine. Furthermore, the overall results highlight the interconnection between various epigenetic dynamics (such as drift, clocks, and entropy), although these interconnections seem not to be involved in the altered immunological activity.

Context: Differential gene expression analyses comparing endometriotic lesions to eutopic endometrium have shown that the transcription factors DLX5 and DLX6 are drastically down-regulated in the ectopic implants. These finding suggests that regulatory cascades involving DLX5/6 might be involved in the origin of endometriosis symptoms such as chronic pelvic pain. We have shown that mice in which Dlx5 and Dlx6 are selectively inactivated in the uterus present an endometrial phenotype reminiscent of endometriosis implants. Objective: Identify new targets for the treatment of endometriosis. Design: To better focus the search for endometriosis targets we have compared the profile of genes deregulated in normal and ectopic women endometrium to those deregulated in the uterus of normal and Dlx5/Dlx6-null mice. Settings: Academic research unit and University Hospital research laboratory Animals: Mice carrying a uterus-specific deletion of Dlx5/Dlx6. Interventions: Analysis of archive sections from normal endometrium and endometriosis implants. Main Outcome: A novel endometriosis signature suggests that α2δs subunits of voltage-gated calcium channel are targets for the management of endometriosis-associated pain. Results: We identify a signature of 30 genes similarly deregulated in human endometriosis implants and in Dlx5/6-null mouse uteri reinforcing the notion that the down-regulation of Dlx5/6 is an early event in the progress of endometriosis. CACNA2D3, a component of the voltage-dependent calcium channel complex is strongly overexpressed both in endometriosis implants and in mutant mouse uteri; other members of the α2δ family, CACNA2D1 and CACNA2D2, are also overexpressed in endometriosis. Conclusion: CACNA2D1, CACNA2D2 and CACNA2D3 are directly involved in pain perception. In particular, CACNA2D3 has been associated to pain sensitization and heat nociception in animal models while, in patients, variants of this gene are associated to reduced sensitivity to acute noxious stimuli. As CACNA2Ds are targets of gabapentinoids analgesics, our results suggest to consider the use of these drugs for the treatment of endometriosis-associated pain. Indeed, recent small-scale clinical studies have shown that gabapentin can be effective in the treatment of women chronic pelvic pain. Our findings reinforce the need for a large definitive trial.