Partial reprogramming by expression of reprogramming factors (Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc) for short periods of time restores a youthful epigenetic signature to aging cells and extends the life span of a premature aging mouse model. However, the effects of longer-term partial reprogramming in physiologically aging wild-type mice are unknown. Here, we performed various long-term partial reprogramming regimens, including different onset timings, during physiological aging. Long-term partial reprogramming lead to rejuvenating effects in different tissues, such as the kidney and skin, and at the organismal level; duration of the treatment determined the extent of the beneficial effects. The rejuvenating effects were associated with a reversion of the epigenetic clock and metabolic and transcriptomic changes, including reduced expression of genes involved in the inflammation, senescence and stress response pathways. Overall, our observations indicate that partial reprogramming protocols can be designed to be safe and effective in preventing age-related physiological changes. We further conclude that longer-term partial reprogramming regimens are more effective in delaying aging phenotypes than short-term reprogramming.

Abstract Disruption of epithelial barriers is a common disease manifestation in chronic degenerative diseases of the airways, lung and intestine. Extensive human genetic studies have identified risk loci in such diseases, including in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and inflammatory bowel diseases (IBD). The genes associated with these loci have not fully been determined, and functional characterization of such genes requires extensive studies in model organisms. Here, we report the results of a screen in Drosophila melanogaster that allowed for rapid identification, validation and prioritization of COPD risk genes that were selected based on risk loci identified in human genome-wide association studies (GWAS) studies. Using intestinal barrier dysfunction in flies as a readout, our results validate the impact of candidate gene perturbations on epithelial barrier function in 56% of the cases, resulting in a prioritized target gene list. We further report the functional characterization in flies of one family of these genes, encoding for nicotinic acetylcholine receptor subunits (nAchR). We find that nAchR signaling in enterocytes of the fly gut promotes epithelial barrier function and epithelial homeostasis by regulating the production of the peritrophic matrix. Our findings identify COPD associated genes critical for epithelial barrier maintenance, and provide insight into the role of epithelial nAchR signaling for homeostasis.

Abstract INTRODUCTION Triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) agonists are being clinically evaluated as disease‐modifying therapeutics for Alzheimer's disease. Clinically translatable pharmacodynamic (PD) biomarkers are needed to confirm drug activity and select the appropriate therapeutic dose in clinical trials. METHODS We conducted multi‐omic analyses on paired non‐human primate brain and cerebrospinal fluid (CSF), and stimulation of human induced pluripotent stem cell–derived microglia cultures after TREM2 agonist treatment, followed by validation of candidate fluid PD biomarkers using immunoassays. We immunostained microglia to characterize proliferation and clustering. RESULTS We report CSF soluble TREM2 (sTREM2) and CSF chitinase‐3‐like protein 1 (CHI3L1/YKL‐40) as PD biomarkers for the TREM2 agonist hPara.09. The respective reduction of sTREM2 and elevation of CHI3L1 in brain and CSF after TREM2 agonist treatment correlated with transient microglia proliferation and clustering. DISCUSSION CSF CHI3L1 and sTREM2 reflect microglial TREM2 agonism and can be used as clinical PD biomarkers to monitor TREM2 activity in the brain. Highlights CSF soluble triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (sTREM2) reflects brain target engagement for a novel TREM2 agonist, hPara.09. CSF chitinase‐3‐like protein 1 reflects microglial TREM2 agonism. Both can be used as clinical fluid biomarkers to monitor TREM2 activity in brain.

SUMMARY The thyroid functions at the apex of a web of endocrine organs that control cell growth, differentiation and metabolic homeostasis. Thyroid dysregulation significantly impacts human health in myriad ways with thyroid diseases standing as the most common endocrine disorder. Despite the essential role of the thyroid in human health, a high-resolution view of the cellular composition as well as molecular mechanisms that govern function of this crucial organ have been lacking. Employing the first single-cell analyses of adult mouse thyroid, we here report the discovery of unexpected thyrocyte heterogeneity, specifically three distinct thyrocyte subtypes marked by different metabolic and Notch signaling patterns. Using a battery of pharmacologic and genetic methods, we find that selective inhibition of Notch ligands and receptors disrupts thyrocyte mitochondrial activity and ROS production, thus decreasing levels of circulating thyroid hormones, inducing hypothyroidism and disrupting whole-body thermoregulation. We find an enriched frequency of hypothyroidism in children with Alagille Syndrome, a genetic disorder marked by Notch loss-of-function mutations, suggesting that our Notch-thyroid mechanisms are relevant in humans and directly account for Alagille hypothyroidism. Overall, our work reveals that Notch, although classically described as a developmental pathway that determines cell fate, controls homeostasis and thermoregulation in the adult through a mitochondria-based mechanism in a subset of thyrocytes. Our fine-grained picture of the thyroid unveils a novel understanding of this key metabolic organ and provides clinically impactful insights into its pathological dysfunctions.