This is the first article in a series of 3 studies that investigate the anatomical determinants of thalamocortical (TC) input to excitatory neurons in a cortical column of rat primary somatosensory cortex (S1). S1 receives 2 major types of TC inputs, lemiscal and paralemniscal. Lemiscal axons arise from the ventral posteromedial nucleus (VPM) of the thalamus, whereas paralemniscal fibers originate in the posteromedial nucleus (POm). While these 2 TC projections are largely complementary in L4, overlap in other cortical layers is still a matter of debate. VPM and POm axons were specifically labeled in the same rat by virus-mediated expression of different fluorescent proteins. We show that columnar and septal projection patterns are maintained throughout most of the cortical depth with a lower degree of separation in infragranular layers, where TC axons form bands along rows. Finally, we present anatomical dimensions of “TC projection domains” for a standard column in S1.

Although physiological data on microcircuits involving a few inhibitory neurons in the mammalian cerebral cortex are available, data on the quantitative relation between inhibition and excitation in cortical circuits involving thousands of neurons are largely missing. Because the distribution of neurons is very inhomogeneous in the cerebral cortex, it is critical to map all neurons in a given volume rather than to rely on sparse sampling methods. Here, we report the comprehensive mapping of interneurons (INs) in cortical columns of rat somatosensory cortex, immunolabeled for neuron-specific nuclear protein and glutamate decarboxylase. We found that a column contains ~2,200 INs (11.5% of ~19,000 neurons), almost a factor of 2 less than previously estimated. The density of GABAergic neurons was inhomogeneous between layers, with peaks in the upper third of L2/3 and in L5A. IN density therefore defines a distinct layer 2 in the sensory neocortex. In addition, immunohistochemical markers of IN subtypes were layer-specific. The "hot zones" of inhibition in L2 and L5A match the reported low stimulus-evoked spiking rates of excitatory neurons in these layers, suggesting that these inhibitory hot zones substantially suppress activity in the neocortex.

SUMMARY The thymus is essential for establishing adaptive immunity yet undergoes age-related atrophy leading to compromised immune responsiveness. The thymus is also extremely sensitive to acute insult and although capable of regeneration, this capacity declines with age. Focusing on non-hematopoietic stromal cells, and using single-cell and spatial transcriptomics, lineage-tracing, and advanced imaging, we discovered two atypical thymic epithelial cell (TEC) states that emerged with age. Age-associated (aa)TECs formed atypical high-density epithelial clusters that were devoid of thymocytes, an accretion of non-functional thymic tissue that worsened with age and exhibited features of partial epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). In silico interaction analysis revealed that aaTEC emergence drew tonic signals from other TEC populations at baseline, acting as a sink for TEC growth factors. Following damage, aaTEC expanded substantially, further perturbing trophic pathways, and correlating with defective regeneration of the involuted thymus. These findings define a unique feature of thymic involution linked to immune aging.

Developing vaccines that promote CD8

Abstract The thymus is essential for establishing adaptive immunity yet undergoes age-related involution that leads to compromised immune responsiveness. The thymus is also extremely sensitive to acute insult and although capable of regeneration, this capacity declines with age for unknown reasons. We applied single-cell and spatial transcriptomics, lineage-tracing and advanced imaging to define age-related changes in nonhematopoietic stromal cells and discovered the emergence of two atypical thymic epithelial cell (TEC) states. These age-associated TECs (aaTECs) formed high-density peri-medullary epithelial clusters that were devoid of thymocytes; an accretion of nonproductive thymic tissue that worsened with age, exhibited features of epithelial-to-mesenchymal transition and was associated with downregulation of FOXN1. Interaction analysis revealed that the emergence of aaTECs drew tonic signals from other functional TEC populations at baseline acting as a sink for TEC growth factors. Following acute injury, aaTECs expanded substantially, further perturbing trophic regeneration pathways and correlating with defective repair of the involuted thymus. These findings therefore define a unique feature of thymic involution linked to immune aging and could have implications for developing immune-boosting therapies in older individuals.

Abstract Studies of gene-targeted mice identified the roles of the different pro-survival BCL-2 proteins during embryogenesis, but less is known about the roles of these proteins in adults, including in the response to cytotoxic stresses, such as treatment with anti-cancer agents. We investigated the role of BCL-XL in adult mice using a strategy where prior bone marrow transplantation allowed for loss of BCL-XL exclusively in non-hematopoietic tissues to prevent anemia caused by BCL-XL-deficiency in erythroid cells. Unexpectedly, the combination of total-body γ-irradiation (TBI) and genetic loss of Bcl - x caused secondary anemia resulting from chronic renal failure due to apoptosis of renal tubular epithelium with secondary obstructive nephropathy. These findings identify a critical protective role of BCL-XL in the adult kidney and inform on the use of BCL-XL inhibitors in combinations with DNA damage-inducing drugs for cancer therapy. Summary The inducible loss of BCL-XL in all cells of adult mice causes primary anemia due to apoptosis of erythroid and megakaryocytic cell populations. In contrast γ-radiation plus loss of BCL-XL in all cells except hematopoietic cells causes secondary anemia resulting from kidney damage.

Abstract Post-transcriptional regulation mechanisms regulate mRNA stability or translational efficiency via ribosomes and recent evidence indicates that it is a major determinant of the accurate levels of cytokine mRNAs. While transcriptional regulation of Tnf has been well studied and found to be important for the rapid induction of Tnf mRNA and regulation of the acute phase of inflammation, study of its post-transcriptional regulation has been largely limited to the role of the AU-rich element (ARE), and to a lesser extent, that of the constitutive decay element (CDE). We have identified a new regulatory element (NRE) in the 3’ untranslated region (3’UTR) of Tnf , and demonstrate that ARE, CDE and NRE cooperate to efficiently down regulate Tnf expression and prevent autoimmune inflammatory diseases. We also show for the first time that excessive TNF may lead to embryonic death.

MCL-1 is an anti-apoptotic member of the BCL-2 protein family that ensures cell survival by blocking the intrinsic apoptotic cell death pathway 1 . MCL-1 is unique in being essential for early embryonic development and the survival of many cell types, including many cancer cells, which are not affected by the loss of the other anti-apoptotic BCL-2 family members 1–4 . Non-apoptotic functions of MCL-1 controlling mitochondrial ATP production and dynamics have been proposed to underlie this unique requirement for MCL-1 5–9 . The relative contributions of the anti-apoptotic versus the non-apoptotic functions of MCL-1 in normal physiology have not been addressed. Here we replaced the coding sequence for MCL-1 with those for the anti-apoptotic proteins BCL-XL, BCL-2 or A1. We hypothesised that BCL-XL, BCL-2 and A1 may substitute for MCL-1 in the inhibition of apoptosis, but that they will not be able to replace MCL-1’s non-apoptotic function. Strikingly, Mcl-1 Bcl-xL/Bcl-xL and Mcl-1 Bcl- 2 /Bcl- 2 embryos survived to embryonic day 14.5, greatly surpassing the pre-implantation lethality of Mcl-1 −/− embryos at E3.5. This demonstrates that the non-apoptotic functions of MCL-1 are dispensable for early development. However, at later stages of development and life after birth many cell types, particularly ones with high energy demand, were found to require both the anti-apoptotic and the non-apoptotic functions of MCL-1. These findings reveal the relative importance of these distinct functions of MCL-1 in physiology, providing important information for basic biology and the advancement of MCL-1 inhibitors in cancer therapy.

Tissue-resident innate lymphoid cells (ILCs) play a vital role in the frontline defense of various tissues, including the lung. The development of type 2 ILCs (ILC2s) depends on transcription factors such as GATA3, RORα, GFI1, and Bcl11b; however, the factors regulating lung-resident ILC2s remain unclear. Through fate mapping analysis of the paralog transcription factors GFI1 and GFI1B, we show that GFI1 is consistently expressed during the transition from progenitor to mature ILC2s. In contrast, GFI1B expression is limited to specific subsets of bone marrow progenitors and lung-resident ILC progenitors. We found that GFI1B