Somatosensation, the detection and transduction of external and internal stimuli, has fascinated scientists for centuries. But still, some of the mechanisms how distinct stimuli are detected and transduced are not entirely understood. Over the past decade major progress has increased our understanding in areas such as mechanotransduction or sensory neuron classification. Additionally, the accessibility to human pluripotent stem cells and the possibility to generate and study human sensory neurons has enriched the somatosensory research field. Based on our previous work, the generation of functional human mechanoreceptors, we describe here the generation of hESC-derived nociceptor-like cells. We show that by varying the differentiation strategy, we can produce different nociceptive subpopulations. One protocol in particular allowed the generation of a sensory neuron population, homogeneously expressing TRPV1, a prototypical marker for nociceptors. Accordingly, we find the cells to homogenously respond to capsaicin, to become sensitized upon inflammatory stimuli, and to respond to temperature stimulation. Surprisingly, all of the generated subtypes show mechano-nociceptive characteristics and, quite unexpectedly, loss of mechanotransduction in the absence of PIEZO2.

Abstract Long-lasting pain stimuli can trigger maladaptive changes in the spinal cord, reminiscent of plasticity associated with memory formation. Metabolic coupling between astrocytes and neurons has been implicated in neuronal plasticity and memory formation in the CNS, but neither its involvement in pathological pain nor in spinal plasticity has been tested. Here, we report a novel form of neuroglia signaling involving spinal astrocytic glycogen dynamics triggered by persistent noxious stimulation via upregulation of the metabolic signaling molecule PTG exclusively in spinal astrocytes. PTG drove glycogen build-up in astrocytes, and blunting glycogen accumulation and turnover by Ptg gene deletion reduced pain-related behaviors and promoted faster recovery by shortening pain maintenance. Furthermore, mechanistic analyses revealed that glycogen dynamics is a critically required process for maintenance of pain by facilitating neuronal plasticity in spinal lamina 1 neurons. Finally, metabolic analysis indicated that glycolysis and lactate transfer between astrocytes and neurons fuels spinal neuron hyperexcitability. Spinal glycogen-metabolic cascades therefore hold therapeutic potential to alleviate pathological pain.

Abstract Clusters and their progenitors (protoclusters) at z ∼ 2 − 4, the peak epoch of star formation, are ideal laboratories to study the formation process of both the clusters themselves and their member galaxies. However, a complete census of their member galaxies has been challenging due to observational difficulties. Here we present new JWST/NIRCam observations targeting the distant cluster CLJ1001 at z = 2.51 from the COSMOS-Web program, which, in combination with previous narrowband imaging targeting H α emitters and deep millimeter surveys of CO emitters, provide a complete view of massive galaxy assembly in CLJ1001. In particular, JWST reveals a population of massive, extremely red cluster members in the long-wavelength bands that were invisible in previous Hubble Space Telescope (HST)/F160W imaging (HST-dark members). Based on this highly complete spectroscopic sample of member galaxies, we show that the spatial distribution of galaxies in CLJ1001 exhibits a strong central concentration, with the central galaxy density already resembling that of low- z clusters. Moreover, we reveal a “top-heavy” stellar mass function for the star-forming galaxies (SFGs), with an overabundance of massive SFGs piled up in the cluster core. These features strongly suggest that CLJ1001 is caught in a rapid transition, with many of its massive SFGs likely soon becoming quiescent. In the context of cluster formation, these findings suggest that the earliest clusters form from the inside out and top to bottom, with the massive galaxies in the core assembling first, followed by the less massive ones in the outskirts.

Abstract Lenticular galaxies (S0s) are formed mainly from the gas stripping of spirals in the cluster. But how S0s form and evolve in the field is still in need of being resolved. Based on spatially resolved observations from the optical Hispanic Astronomical Center in Andalusia 3.5 m telescope with the PPAK Integral Field Spectroscopy instrument and Northern Extended Millimeter Array, we study a dwarf ( M * < 10 9 M ⊙ ) S0, PGC 44685, with triple star-forming regions in the central region, namely, A, B, and C, respectively. In northwest region C, we clearly detect the spectral features of Wolf–Rayet (W-R) stars and quantify the W-R population by stacking spectra with high W-R significance. Most of the molecular gas is concentrated in region C(W-R), and there is diffuse gas around regions A and B. The W-R region possesses the strongest intensities of H α , CO(1–0), and 3 mm continuum, indicating its ongoing violent star formation (gas depletion timescale ≲25 Myr) with tentative hundreds (<500) km s −1 of stellar winds accompanied by the W-R phase. Most (∼96%) of the three star-forming regions show relatively low-metallicity distributions, suggesting possible (minor) accretions of metal-poor gas that trigger the subsequent complex star formation in a field S0 galaxy. We speculate that PGC 44685 will become quiescent in less than 30 Myr if there is no new molecular gas to provide raw materials for star formation. The existence of this dwarf star-forming S0 presents an example of star formation in the low-mass/metallicity S0 galaxy.