The premature ageing disorder Hutchinson–Gilford progeria syndrome (HGPS) is a rare genetic condition characterized by a rapid onset of signs associated with normal ageing, such as atherosclerosis and the degeneration of vascular smooth-muscle cells. Liu et al. report that the altered structure of the nuclear envelope and epigenetic modifications that accumulate during physiological ageing or under specific disease conditions can be restored to normalcy by reprogramming somatic cell lines established with fibroblasts from patients with HGPS as induced pluripotent stem (iPS) cells. Directed differentiation of the resulting iPS cells as vascular smooth-muscle cells then leads to the appearance of the premature senescence phenotypes associated with vascular ageing. This HGPS iPS cell model provides a way to study the mechanisms regulating premature and normal ageing in vitro. Hutchinson–Gilford progeria syndrome (HGPS) is a rare and fatal human premature ageing disease1,2,3,4,5, characterized by premature arteriosclerosis and degeneration of vascular smooth muscle cells (SMCs)6,7,8. HGPS is caused by a single point mutation in the lamin A (LMNA) gene, resulting in the generation of progerin, a truncated splicing mutant of lamin A. Accumulation of progerin leads to various ageing-associated nuclear defects including disorganization of nuclear lamina and loss of heterochromatin9,10,11,12. Here we report the generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from fibroblasts obtained from patients with HGPS. HGPS-iPSCs show absence of progerin, and more importantly, lack the nuclear envelope and epigenetic alterations normally associated with premature ageing. Upon differentiation of HGPS-iPSCs, progerin and its ageing-associated phenotypic consequences are restored. Specifically, directed differentiation of HGPS-iPSCs to SMCs leads to the appearance of premature senescence phenotypes associated with vascular ageing. Additionally, our studies identify DNA-dependent protein kinase catalytic subunit (DNAPKcs, also known as PRKDC) as a downstream target of progerin. The absence of nuclear DNAPK holoenzyme correlates with premature as well as physiological ageing. Because progerin also accumulates during physiological ageing6,12,13, our results provide an in vitro iPSC-based model to study the pathogenesis of human premature and physiological vascular ageing.

Investigation of neural cells from post-mortem human brains and differentiated from patient-derived induced pluripotent stem cells shows that the LRRK2 mutation (G2019S) associated with familial and sporadic Parkinson's disease correlates with abnormalities at the nuclear envelope. The G2019S mutation in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) is associated with familial and sporadic Parkinson's disease, but the pathological mechanism involved is unclear. Here, Juan Carlos Izpisua Belmonte and colleagues report that neurons bearing the LRRK2(G2019S) mutation have profound abnormalities at the nuclear envelope. The authors validate this finding in neurons differentiated from patient-derived induced pluripotent stem cells, as well as in neurons from postmortem brains. These findings associate the nucleus with Parkinson's disease pathology, and have implications for diagnosis and the potential development of targeted therapeutics. Nuclear-architecture defects have been shown to correlate with the manifestation of a number of human diseases as well as ageing1,2,3,4. It is therefore plausible that diseases whose manifestations correlate with ageing might be connected to the appearance of nuclear aberrations over time. We decided to evaluate nuclear organization in the context of ageing-associated disorders by focusing on a leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) dominant mutation (G2019S; glycine-to-serine substitution at amino acid 2019), which is associated with familial and sporadic Parkinson’s disease as well as impairment of adult neurogenesis in mice5. Here we report on the generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from Parkinson’s disease patients and the implications of LRRK2(G2019S) mutation in human neural-stem-cell (NSC) populations. Mutant NSCs showed increased susceptibility to proteasomal stress as well as passage-dependent deficiencies in nuclear-envelope organization, clonal expansion and neuronal differentiation. Disease phenotypes were rescued by targeted correction of the LRRK2(G2019S) mutation with its wild-type counterpart in Parkinson’s disease iPSCs and were recapitulated after targeted knock-in of the LRRK2(G2019S) mutation in human embryonic stem cells. Analysis of human brain tissue showed nuclear-envelope impairment in clinically diagnosed Parkinson’s disease patients. Together, our results identify the nucleus as a previously unknown cellular organelle in Parkinson’s disease pathology and may help to open new avenues for Parkinson’s disease diagnoses as well as for the potential development of therapeutics targeting this fundamental cell structure.

ABSTRACT The Apolipoprotein E4 ( APOE4 ) is the major allelic risk factor for late-onset Alzheimer’s disease (AD). APOE4 associates with a pro-inflammatory phenotype increasingly considered as critical in AD initiation and progression. Yet, the mechanisms driving an APOE4-dependent neuroinflammation remain unelucidated. Leveraging patient specific human induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) we demonstrate inflammatory chronicity and hyperactivated responses upon cytokines in human APOE4 astrocytes via a novel mechanism. We uncovered that APOE4 represses Transgelin 3 (TAGLN3), a new interacting partner of IκBα, thus increasing the NF-kB activity. The transcriptional repression of TAGLN3 was shown to result from an APOE4-dependent histone deacetylase (HDAC) activity. The functional relevance of TAGLN3 was demonstrated by the attenuation of APOE4-driven neuroinflammation after TAGLN3 supplementation. Importantly, TAGLN3 downregulation was confirmed in the brain of AD patients. Our findings highlight the APOE4-TAGLN3 axis as a new pathogenic pathway that paves the way for the development of therapeutics to prevent maladaptive inflammatory responses in APOE4 carriers, while placing TAGLN3 downregulation as a potential biomarker of AD. GRAPHICAL ABSTRACT