The field of cardiac stem cell therapy has been something of a minefield. A growth response following the injection of stem cells is notoriously hard to confirm as de novo cardiac myocytes rather than, say, the result of cell fusion. But a paper published this week may move the field on to more solid ground. Laugwitz et al. report the discovery of authentic native cardiac progenitors (cardioblasts) in the postnatal heart, tracking the cells' identity with a marker of a cardiac progenitor field in the embryo (islet-1). The cells were localized in situ in the intact heart, ‘renewed’ by cell culture and purified by a technique based on conditional genetic marking of the lineage: spontaneous differentiation of the cells was clearly documented. These results will raise new hopes that cardiac stem cell therapy will one day become a reality. The purification, renewal and differentiation of native cardiac progenitors would form a mechanistic underpinning for unravelling steps for cardiac cell lineage formation, and their links to forms of congenital and adult cardiac diseases1,2,3. Until now there has been little evidence for native cardiac precursor cells in the postnatal heart4. Herein, we report the identification of isl1+ cardiac progenitors in postnatal rat, mouse and human myocardium. A cardiac mesenchymal feeder layer allows renewal of the isolated progenitor cells with maintenance of their capability to adopt a fully differentiated cardiomyocyte phenotype. Tamoxifen-inducible Cre/lox technology enables selective marking of this progenitor cell population including its progeny, at a defined time, and purification to relative homogeneity. Co-culture studies with neonatal myocytes indicate that isl1+ cells represent authentic, endogenous cardiac progenitors (cardioblasts) that display highly efficient conversion to a mature cardiac phenotype with stable expression of myocytic markers (25%) in the absence of cell fusion, intact Ca2+-cycling, and the generation of action potentials. The discovery of native cardioblasts represents a genetically based system to identify steps in cardiac cell lineage formation and maturation in development and disease.

Current methods for bioprinting functional tissue lack appropriate biofabrication techniques to build complex 3D microarchitectures essential for guiding cell growth and promoting tissue maturation1. 3D printing of central nervous system (CNS) structures has not been accomplished, possibly owing to the complexity of CNS architecture. Here, we report the use of a microscale continuous projection printing method (μCPP) to create a complex CNS structure for regenerative medicine applications in the spinal cord. μCPP can print 3D biomimetic hydrogel scaffolds tailored to the dimensions of the rodent spinal cord in 1.6 s and is scalable to human spinal cord sizes and lesion geometries. We tested the ability of µCPP 3D-printed scaffolds loaded with neural progenitor cells (NPCs) to support axon regeneration and form new 'neural relays' across sites of complete spinal cord injury in vivo in rodents1,2. We find that injured host axons regenerate into 3D biomimetic scaffolds and synapse onto NPCs implanted into the device and that implanted NPCs in turn extend axons out of the scaffold and into the host spinal cord below the injury to restore synaptic transmission and significantly improve functional outcomes. Thus, 3D biomimetic scaffolds offer a means of enhancing CNS regeneration through precision medicine.

Hexanucleotide expansions in C9ORF72 are the most frequent genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. Disease mechanisms were evaluated in mice expressing C9ORF72 RNAs with up to 450 GGGGCC repeats or with one or both C9orf72 alleles inactivated. Chronic 50% reduction of C9ORF72 did not provoke disease, while its absence produced splenomegaly, enlarged lymph nodes, and mild social interaction deficits, but not motor dysfunction. Hexanucleotide expansions caused age-, repeat-length-, and expression-level-dependent accumulation of RNA foci and dipeptide-repeat proteins synthesized by AUG-independent translation, accompanied by loss of hippocampal neurons, increased anxiety, and impaired cognitive function. Single-dose injection of antisense oligonucleotides (ASOs) that target repeat-containing RNAs but preserve levels of mRNAs encoding C9ORF72 produced sustained reductions in RNA foci and dipeptide-repeat proteins, and ameliorated behavioral deficits. These efforts identify gain of toxicity as a central disease mechanism caused by repeat-expanded C9ORF72 and establish the feasibility of ASO-mediated therapy.

Significance Mutations in the RNA binding protein TDP-43 cause amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. Through expressing disease-causing mutants in mice and genome-wide RNA splicing analyses, mutant TDP-43 is shown to retain normal or enhanced activity for facilitating splicing of some RNA targets, but “loss-of-function” for others. These splicing changes, as well as age-dependent, mutant-dependent lower motor neuron disease, occur without loss of nuclear TDP-43 or accumulation of insoluble aggregates of TDP-43.

Pulmonary vascular medial hypertrophy caused by excessive pulmonary artery smooth muscle cell (PASMC) proliferation is a major cause for the elevated pulmonary vascular resistance in patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension (IPAH). Increased Ca 2+ influx is an important stimulus for PASMC proliferation. Transient receptor potential (TRP) channel genes encode Ca 2+ channels that are responsible for Ca 2+ entry during cell proliferation. Normal human PASMC expressed multiple canonical TRP (TRPC) isoforms; TRPC6 was highly expressed and TRPC3 was minimally expressed. The protein expression of TRPC6 in normal PASMC closely correlated with the expression of Ki67, suggesting that TRPC6 expression is involved in the transition of PASMC from quiescent phase to mitosis. In lung tissues and PASMC from IPAH patients, the mRNA and protein expression of TRPC3 and -6 were much higher than in those from normotensive or secondary pulmonary hypertension patients. Inhibition of TRPC6 expression with TRPC6 small interfering RNA markedly attenuated IPAH-PASMC proliferation. These results demonstrate that expression of TRPC channels correlates with the progression of the cell cycle in PASMC. TRPC channel overexpression may be partially responsible for the increased PASMC proliferation and pulmonary vascular medial hypertrophy in IPAH patients.

Abstract The human mRNA most affected by TDP-43 loss-of-function is transcribed from the STMN2 gene and encodes stathmin-2 (also known as SCG10), whose loss is a neurodegenerative disease hallmark. Here using multiple in vivo approaches, including transient antisense oligonucleotide (ASO)-mediated suppression, chronic shRNA-mediated depletion in aging mice, and germline deletion, we establish stathmin-2 to be essential for acquisition and maintenance of neurofilament-dependent structuring of axoplasm critical for maintaining diameter and conduction velocity of large-myelinated axons. Sustained stathmin-2 loss from an otherwise mature adult nervous system is demonstrated over a time course of eight months to initiate and drive motor neuron disease that includes 1) shrinkage in inter-neurofilament spacing that is required to produce a three-dimensional space filling array that defines axonal caliber, 2) collapse of mature axonal caliber with tearing of outer myelin layers, 3) reduced conduction velocity, 4) progressive motor and sensory deficits (including reduction of the pain transducing neuropeptide CGRP), and 5) muscle denervation. Demonstration that chronic stathmin-2 reduction is itself sufficient to trigger motor neuron disease reinforces restoration of stathmin-2 as an attractive therapeutic approach for TDP-43-dependent neurodegeneration, including the fatal adult motor neuron disease ALS.