Abstract At first glance, longevity and immunity appear to be different traits that have not much in common except the fact that the immune system promotes survival upon pathogenic infection. Substantial evidence however points to a molecularly intertwined relationship between the immune system and ageing. Although this link is well-known throughout the animal kingdom, its genetic basis is complex and still poorly understood. To address this question, we here provide a compilation of all genes concomitantly known to be involved in immunity and ageing in humans and three well-studied model organisms, the nematode worm Caenorhabditis elegans , the fruit fly Drosophila melanogaster , and the house mouse Mus musculus . By analysing human orthologs among these species, we identified 7 evolutionarily conserved signalling cascades, the insulin/TOR network, three MAPK (ERK, p38, JNK), JAK/STAT, TGF-β, and Nf-κB pathways that act pleiotropically on ageing and immunity. We review current evidence for these pathways linking immunity and lifespan, and their role in the detrimental dysregulation of the immune system with age, known as immunosenescence. We argue that the phenotypic effects of these pathways are often context-dependent and vary, for example, between tissues, sexes, and types of pathogenic infection. Future research therefore needs to explore a higher temporal, spatial and environmental resolution to fully comprehend the connection between ageing and immunity.

Spaceflight induces an immune response in astronauts. To better characterize this effect, we generated single-cell, multi-ome, cell-free RNA (cfRNA), biochemical, and hematology data for the SpaceX Inspiration4 (I4) mission crew. We found that 18 cytokines/chemokines related to inflammation, aging, and muscle homeostasis changed after spaceflight. In I4 single-cell multi-omics data, we identified a "spaceflight signature" of gene expression characterized by enrichment in oxidative phosphorylation, UV response, immune function, and TCF21 pathways. We confirmed the presence of this signature in independent datasets, including the NASA Twins Study, the I4 skin spatial transcriptomics, and 817 NASA GeneLab mouse transcriptomes. Finally, we observed that (1) T cells showed an up-regulation of FOXP3, (2) MHC class I genes exhibited long-term suppression, and (3) infection-related immune pathways were associated with microbiome shifts. In summary, this study reveals conserved and distinct immune disruptions occurring and details a roadmap for potential countermeasures to preserve astronaut health.

Abstract Spaceflight induces molecular, cellular and physiological shifts in astronauts and poses myriad biomedical challenges to the human body, which are becoming increasingly relevant as more humans venture into space 1–6 . Yet current frameworks for aerospace medicine are nascent and lag far behind advancements in precision medicine on Earth, underscoring the need for rapid development of space medicine databases, tools and protocols. Here we present the Space Omics and Medical Atlas (SOMA), an integrated data and sample repository for clinical, cellular and multi-omic research profiles from a diverse range of missions, including the NASA Twins Study 7 , JAXA CFE study 8,9 , SpaceX Inspiration4 crew 10–12 , Axiom and Polaris. The SOMA resource represents a more than tenfold increase in publicly available human space omics data, with matched samples available from the Cornell Aerospace Medicine Biobank. The Atlas includes extensive molecular and physiological profiles encompassing genomics, epigenomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and microbiome datasets, which reveal some consistent features across missions, including cytokine shifts, telomere elongation and gene expression changes, as well as mission-specific molecular responses and links to orthologous, tissue-specific mouse datasets. Leveraging the datasets, tools and resources in SOMA can help to accelerate precision aerospace medicine, bringing needed health monitoring, risk mitigation and countermeasure data for upcoming lunar, Mars and exploration-class missions.

Abstract Microgravity is associated with immunological dysfunction, though the mechanisms are poorly understood. Here, using single-cell analysis of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) exposed to short term (25 hours) simulated microgravity, we characterize altered genes and pathways at basal and stimulated states with a Toll-like Receptor-7/8 agonist. We validate single-cell analysis by RNA sequencing and super-resolution microscopy, and against data from the Inspiration-4 (I4) mission, JAXA (Cell-Free Epigenome) mission, Twins study, and spleens from mice on the International Space Station. Overall, microgravity alters specific pathways for optimal immunity, including the cytoskeleton, interferon signaling, pyroptosis, temperature-shock, innate inflammation (e.g., Coronavirus pathogenesis pathway and IL-6 signaling), nuclear receptors, and sirtuin signaling. Microgravity directs monocyte inflammatory parameters, and impairs T cell and NK cell functionality. Using machine learning, we identify numerous compounds linking microgravity to immune cell transcription, and demonstrate that the flavonol, quercetin, can reverse most abnormal pathways. These results define immune cell alterations in microgravity, and provide opportunities for countermeasures to maintain normal immunity in space.

Abstract Alzheimer’s disease and Alzheimer’s related diseases (ADRD) are a class of prevalent age-related neurodegenerative disorders characterized by the accumulation of amyloid- β (Aβ) plaques and Tau neurofibrillary tangles. The intricate interplay between Aβ and Tau proteins requires further investigation to better understand the precise mechanisms underlying disease pathology. The nematode Caenorhabditis elegans ( C. elegans ) serves as an invaluable model organism for studying aging and neurodegenerative diseases. Here we performed an unbiased systems analysis of a C. elegans strain expressing both Aβ and Tau proteins within neurons. Intriguingly, even at an early stage of adulthood, we observed reproductive impairments and mitochondrial dysfunction consistent with substantial disruptions in mRNA transcript abundance, protein solubility, and metabolite levels. Notably, the simultaneous expression of these two neurotoxic proteins exhibited a synergistic effect, leading to accelerated aging in the model organism. Our comprehensive findings shed new light on the intricate relationship between normal aging processes and the etiology of ADRD. Specifically, we demonstrate the alterations to metabolic functions precede age-related neurotoxicity, offering critical insights into potential therapeutic strategies.

Abstract Genetically modified mouse models of ageing are the living proof that lifespan and healthspan can be lengthened or shortened, yet the molecular mechanisms behind these opposite phenotypes remain largely unknown. In this study, we analysed and compared gene expression data from 10 long-lived and 8 short-lived mouse models of ageing. Transcriptome-wide correlation analysis revealed that mutations with equivalent effects on lifespan induce more similar transcriptomic changes, especially if they target the same pathway. Using functional enrichment analysis, we identified 58 gene sets with consistent changes in long- and short-lived mice, 55 of which were up-regulated in long-lived mice and down-regulated in short-lived mice. Half of these sets represented genes involved in energy and lipid metabolism, among which Ppargc1a , Mif , Aldh5a1 and Idh1 were frequently observed. Based on the gene sets with consistent changes and also the whole transcriptome, we observed that the gene expression changes during normal ageing resembled the transcriptome of short-lived models, suggesting that accelerated ageing models reproduce partially the molecular changes of ageing. Finally, we identified new genetic interventions that may ameliorate ageing, by comparing the transcriptomes of 51 mouse mutants not previously associated with ageing to expression signatures of long- and short-lived mice and ageing-related changes. Highlights Transcriptomic changes are more similar within mutant mice that show either lengthened or shortened lifespan The major transcriptomic differences between long- and short-lived mice are in genes controlling mitochondrial metabolism Gene expression changes in short-lived, progeroid, mutant mice resemble those seen during normal ageing

Ageing is the largest risk factor for a variety of non-communicable diseases. Model organism studies have shown that genetic and chemical perturbations can extend both life- and health-span. Ageing is a complex process, with parallel and interacting mechanisms contributing to its aetiology, posing a challenge for the discovery of new pharmacological candidates to ameliorate its effects. In this study, instead of a target-centric approach, we adopt a systems level drug repurposing methodology to discover drugs that could combat ageing in human brain. Using multiple gene expression datasets from brain tissue, taken from patients of different ages, we first identified the expression changes that characterise ageing. Then, we compared these changes in gene expression with drug perturbed expression profiles in the Connectivity Map. We thus identified 24 drugs with significantly associated changes. Some of these drugs may function as anti-ageing drugs by reversing the detrimental changes that occur during ageing, others by mimicking the cellular defense mechanisms. The drugs that we identified included significant number of already identified pro-longevity drugs, indicating that the method can discover de novo drugs that meliorate ageing. The approach has the advantages that, by using data from human brain ageing data it focuses on processes relevant in human ageing and that it is unbiased, making it possible to discover new targets for ageing studies.

Advancing age is the dominant risk factor for most of the major killer diseases in developed countries. Hence, ameliorating the effects of ageing may prevent multiple diseases simultaneously. Drugs licensed for human use against specific diseases have proved to be effective in extending lifespan and healthspan in animal models, suggesting that there is scope for drug repurposing in humans. New bioinformatic methods to identify and prioritise potential anti-ageing compounds for humans are therefore of interest. In this study, we first used drug-protein interaction information, to rank 1,147 drugs by their likelihood of targeting ageing-related gene products in humans. Among 19 statistically significant drugs, 6 have already been shown to have pro-longevity properties in animal models (p < 0.001). Using the targets of each drug, we established its association with ageing at multiple levels of biological actions including pathways, functions and protein interactions. Finally, combining all the data, we calculated a comprehensive ranked list of drugs that predicted tanespimycin, an inhibitor of HSP-90, as the top-ranked novel anti-ageing candidate. We experimentally validated the pro-longevity effect of tanespimycin through its HSP-90 target in Caenorhabditis elegans.

Transposable elements (TEs) inflict numerous negative effects on health and fitness as they replicate by integrating into new regions of the host genome. Even though organisms employ powerful mechanisms to demobilize TEs, transposons gradually lose repression during aging. The rising TE activity causes genomic instability and was implicated in age-dependent neurodegenerative diseases, inflammation and the determination of lifespan. It is therefore conceivable that long-lived individuals have improved TE silencing mechanisms resulting in reduced TE expression relative to their shorter-lived counterparts and fewer genomic insertions. Here, we test this hypothesis by performing the first genome-wide analysis of TE insertions and expression in populations of Drosophila melanogaster selected for longevity through late-life reproduction for 50-170 generations from four independent studies. Contrary to our expectation, TE families were generally more abundant in long-lived populations compared to non-selected controls. Although simulations showed that this was not expected under neutrality, we found little evidence for selection driving TE abundance differences. Additional RNA-seq analysis revealed a tendency for reducing TE expression in selected populations, which might be more important for lifespan than regulating genomic insertions. We further find limited evidence of parallel selection on genes related to TE regulation and transposition. However, telomeric TEs were genomically and transcriptionally more abundant in long-lived flies, suggesting improved telomere maintenance as a promising TE-mediated mechanism for prolonging lifespan. Our results provide a novel viewpoint indicating that reproduction at old age increases the opportunity of TEs to be passed on to the next generation with little impact on longevity.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.