In the past decade, extracellular vesicles (EVs) have been recognized as potent vehicles of intercellular communication, both in prokaryotes and eukaryotes. This is due to their capacity to transfer proteins, lipids and nucleic acids, thereby influencing various physiological and pathological functions of both recipient and parent cells. While intensive investigation has targeted the role of EVs in different pathological processes, for example, in cancer and autoimmune diseases, the EV-mediated maintenance of homeostasis and the regulation of physiological functions have remained less explored. Here, we provide a comprehensive overview of the current understanding of the physiological roles of EVs, which has been written by crowd-sourcing, drawing on the unique EV expertise of academia-based scientists, clinicians and industry based in 27 European countries, the United States and Australia. This review is intended to be of relevance to both researchers already working on EV biology and to newcomers who will encounter this universal cell biological system. Therefore, here we address the molecular contents and functions of EVs in various tissues and body fluids from cell systems to organs. We also review the physiological mechanisms of EVs in bacteria, lower eukaryotes and plants to highlight the functional uniformity of this emerging communication system.

Neural stem cells (NSCs) in the adult hippocampus divide infrequently, and the molecules that modulate their quiescence are largely unknown. Here, we show that bone morphogenetic protein (BMP) signaling is active in hippocampal NSCs, downstream of BMPR-IA. BMPs reversibly diminish proliferation of cultured NSCs while maintaining their undifferentiated state. In vivo, acute blockade of BMP signaling in the hippocampus by intracerebral infusion of Noggin first recruits quiescent NSCs into the cycle and increases neurogenesis; subsequently, it leads to decreased stem cell division and depletion of precursors and newborn neurons. Consistently, selective ablation of Bmpr1a in hippocampal NSCs, or inactivation of BMP canonical signaling in conditional Smad4 knockout mice, transiently enhances proliferation but later leads to a reduced number of precursors, thereby limiting neuronal birth. BMPs are therefore required to balance NSC quiescence/proliferation and to prevent loss of the stem cell activity that supports continuous neurogenesis in the mature hippocampus.

ABSTRACT Abstract Figure Background Age represents a significant risk factor for the development of Alzheimer’s disease (AD); however, recent research has documented an influencing role of sex in several features of AD. Understanding the impact of sex on specific molecular mechanisms associated with AD remains a critical challenge to creating tailored therapeutic interventions. Methods The exploration of the sex-based differential impact on disease (SDID) in AD used a systematic review to first select transcriptomic studies of AD with data regarding sex in the period covering 2002 to 2021 with a focus on the primary brain regions affected by AD - the cortex (CT) and the hippocampus (HP). A differential expression analysis for each study and two tissue-specific meta-analyses were then performed. Focusing on the CT due to the presence of significant SDID-related alterations, a comprehensive functional characterization was conducted: protein-protein network interaction and over-representation analyses to explore biological processes and pathways and a VIPER analysis to estimate transcription factor activity. Results We selected 8 CT and 5 HP studies from the Gene Expression Omnibus (GEO) repository for tissue-specific meta-analyses. We detected 389 significantly altered genes in the SDID comparison in the CT. Generally, female AD patients displayed more affected genes than males; we grouped said genes into six subsets according to their expression profile in female and male AD patients. Only subset I (repressed genes in female AD patients) displayed significant results during functional profiling. Female AD patients demonstrated more significant impairments in biological processes related to the regulation and organization of synapsis and pathways linked to neurotransmitters (glutamate and GABA) and protein folding, Aβ aggregation, and accumulation compared to male AD patients. These findings could partly explain why we observe more pronounced cognitive decline in female AD patients. Finally, we detected 23 transcription factors with different activation patterns according to sex, with some associated with AD for the first time. All results generated during this study are readily available through an open web resource Metafun-AD ( https://bioinfo.cipf.es/metafun-ad/ ). Conclusion Our meta-analyses indicate the existence of differences in AD-related mechanisms in female and male patients. These sex-based differences will represent the basis for new hypotheses and could significantly impact precision medicine and improve diagnosis and clinical outcomes in AD patients. Highlights Female AD patients possess more affected genes than male AD patients. 389 genes from the sex-based differential impact on disease comparison significantly impact the cerebral cortex and suggest a more significant effect on cognitive function in female AD patients. The cluster of repressed genes in female AD patients functionally impacts glutamate and GABA neurotransmitters and Aβ deposition. Female AD patients exhibit several transcription factors with significantly different activity patterns compared to male AD patients. This work includes Metafun-AD, an open and interactive web tool to explore all generated data and results.

Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) prognosis and treatment response remains devastatingly poor due partly to the highly heterogeneous, aggressive, and immunosuppressive nature of this tumor type. The intricate relationship between stroma, inflammation, and immunity remains vaguely understood in the PDAC microenvironment. Here, we performed a meta-analysis of stroma-, and immune-related gene expression in the PDAC microenvironment to improve disease prognosis and therapeutic development. We selected twenty-one PDAC studies from the Gene Expression Omnibus and ArrayExpress databases, including 922 samples (320 controls and 602 cases). Differential gene enrichment analysis identified 1153 significant dysregulated genes in PDAC patients that contribute to a desmoplastic stroma and an immunosuppressive environment (the hallmarks of PDAC tumors). The results highlighted two gene signatures related to the immune and stromal environments that cluster PDAC patients in high- and low-risk groups, impacting patient stratification and therapeutic decision-making. Moreover, HCP5, SLFN13, IRF9, IFIT2 , and IFI35 immune genes were related to prognosis value in PDAC patients, for the first time. Simple Summary Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a highly lethal disease with few curative options. Desmoplastic stroma and immune system evasion in PDAC represent challenges to the success of therapeutic strategies that function well in other tumor types. Characterizing the PDAC microenvironment (including the immune environment) remains critical to developing safe and efficient therapies. Here, we present a comprehensive meta-analysis identifying 1153 significantly dysregulated genes, which mainly impact extracellular matrix remodeling and the immune system. We identify two signatures of twenty-eight immune-related genes and eleven stroma-related genes influencing PDAC patient survival. Additionally, five immune genes are associated with PDAC prognosis for the first time.

Abstract Background Alzheimer’s disease (AD) is the most frequent cause of dementia and its incidence is expected to rise as the life expectancy of the population increases. Sex-based differences in AD development have been described, although there are still uncertainties on the role of biological sex in molecular mechanisms of the disease. The study of sex-specific expression profiles of regulatory elements, such as microRNAs (miRNAs), could contribute to a more accurate diagnosis and treatment of the disease. Methods We conducted a systematic review identifying five studies of microRNA expression in AD that incorporated the biological sex of the samples published in the Gene Expression Omnibus (GEO) repository. Differential expression analyses were performed for each study, considering both disease and biological sex of patients. Subsequently, results were integrated with a meta-analysis methodology. Finally, functional enrichment of the meta-analyses results was performed to establish an association between altered miRNA expression and relevant terms of the Gene Ontology (GO). Results Meta-analyses of miRNAs expression in blood samples revealed 16 and 22 miRNAs altered in females and males, respectively. Moreover, 9 miRNAs were commonly overexpressed in both sexes, unveiling common miRNAs dysregulation profiles. In contrast, functional enrichment revealed sex-differences in biological processes altered. In males, most of the affected processes were related to ubiquitination, regulation of different kinase activities and apoptotic processes; but in females were linked to RNA splicing and translation. Meta-analyses of brain samples also revealed some alterations in miRNAs expression (6 in females and 4 in males). The unique miRNA altered in both sexes (miR-767-5p) was underexpressed in both males and females. Nonetheless, the functional enrichment analysis did not reveal any affected biological process. Conclusions Sex-specific meta-analyses allowed for the detection of differentially expressed miRNAs in females and males. Identification of deregulated miRNAs highlighted the relevance of the sex information in biomedical data. Further studies centered on miRNA regulation should meet criteria for comparability and standardization of information.

Abstract Epigenetic changes are involved in the onset and progression of cancer, and the detection of DNA methylation signatures may foster the improvement of diagnosis and prognosis. While the emergence of innovative technologies has fostered numerous studies in breast cancer, many lack statistical power due to the small sample sizes generally involved. In this study, we present a novel meta-analysis that identifies a common pattern of DNA methylation in all breast cancer subtypes. We obtained DNA methylation signatures at the gene and biological function level, identifying those significant groups of genes and functional pathways affected. To achieve this, we conducted a thorough systematic review following PRISMA statement guidelines for the selection of studies on DNA methylation in breast cancer. In total, we gathered four studies (GSE52865, GSE141338, GSE59901 and GSE101443) that were split into 13 comparisons comprising a set of 144 individuals. We discovered that most breast cancer subtypes share a significant deregulation in the immune system and alterations to the cell cycle. This integrative approach combines all available information from public data repositories and possesses greater statistical power than any individual study. Further evaluations of the identified differential biological processes and pathways may support the identification of novel biomarkers and therapeutic targets. Simple summary The identification of DNA methylation patterns in breast cancer represents a potentially valuable approach in defining more accurate diagnoses and treatment options. In this study, we applied a novel methodology that integrates the DNA methylation profiles of all studies available in public repositories via systematic review and meta-analysis. The results provide evidence of a common DNA methylation signature in distinct breast cancer subtypes, which reflects a significant deregulation of the immune system and alterations to the cell cycle. Overall, these results may support the selection of disease/treatment biomarkers and the identification of therapeutic targets.