Both genetics and environment contribute to human NK cell diversity.

Abstract Epigenetic “clocks” can now surpass chronological age in accuracy for estimating biological age. Here, we use four such age estimators to show that epigenetic aging can be reversed in humans. Using a protocol intended to regenerate the thymus, we observed protective immunological changes, improved risk indices for many age‐related diseases, and a mean epigenetic age approximately 1.5 years less than baseline after 1 year of treatment (−2.5‐year change compared to no treatment at the end of the study). The rate of epigenetic aging reversal relative to chronological age accelerated from −1.6 year/year from 0–9 month to −6.5 year/year from 9–12 month. The GrimAge predictor of human morbidity and mortality showed a 2‐year decrease in epigenetic vs. chronological age that persisted six months after discontinuing treatment. This is to our knowledge the first report of an increase, based on an epigenetic age estimator, in predicted human lifespan by means of a currently accessible aging intervention.

Immune responses generally decline with age. However, the dynamics of this process at the individual level have not been characterized, hindering quantification of an individual's immune age. Here, we use multiple 'omics' technologies to capture population- and individual-level changes in the human immune system of 135 healthy adult individuals of different ages sampled longitudinally over a nine-year period. We observed high inter-individual variability in the rates of change of cellular frequencies that was dictated by their baseline values, allowing identification of steady-state levels toward which a cell subset converged and the ordered convergence of multiple cell subsets toward an older adult homeostasis. These data form a high-dimensional trajectory of immune aging (IMM-AGE) that describes a person's immune status better than chronological age. We show that the IMM-AGE score predicted all-cause mortality beyond well-established risk factors in the Framingham Heart Study, establishing its potential use in clinics for identification of patients at risk.

Abstract Combining single-cell cytometry datasets increases the analytical flexibility and the statistical power of data analyses. However, in many cases the full potential of co-analyses is not reached due to technical variance between data from different experimental batches. Here, we present cyCombine, a method to robustly integrate cytometry data from different batches, experiments, or even different experimental techniques, such as CITE-seq, flow cytometry, and mass cytometry. We demonstrate that cyCombine maintains the biological variance and the structure of the data, while minimizing the technical variance between datasets. cyCombine does not require technical replicates across datasets, and computation time scales linearly with the number of cells, allowing for integration of massive datasets. Robust, accurate, and scalable integration of cytometry data enables integration of multiple datasets for primary data analyses and the validation of results using public datasets.

Abstract Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease involving antigen-specific T and B cells. Here, we perform single-cell RNA and repertoire sequencing on paired synovial tissue and blood samples from 12 seropositive RA patients. We identify clonally expanded CD4 + T cells, including CCL5+ cells and T peripheral helper (Tph) cells, which show a prominent transcriptomic signature of recent activation and effector function. CD8 + T cells show higher oligoclonality than CD4 + T cells, with the largest synovial clones enriched in GZMK+ cells. CD8 + T cells with possibly virus-reactive TCRs are distributed across transcriptomic clusters. In the B cell compartment, NR4A1+ activated B cells, and plasma cells are enriched in the synovium and demonstrate substantial clonal expansion. We identify synovial plasma cells that share BCRs with synovial ABC, memory, and activated B cells. Receptor-ligand analysis predicted IFNG and TNFRSF members as mediators of synovial Tph-B cell interactions. Together, these results reveal clonal relationships between functionally distinct lymphocyte populations that infiltrate the synovium of patients with RA.

The cellular composition of tumors is now recognized as an essential phenotype, with implications to diagnostic, progression and therapy efficacy. A tool for accurate profiling of the tumor microenvironment is lacking, as single-cell methods and computational approaches are not applicable or suffer from low accuracy. Here we present EpiSort, a novel strategy based on targeted bisulfite sequencing, which allows the accurate enumeration of 23 cell types and may be applicable to cancer studies.

The growing link between systemic environment and brain function opens the possibility that cellular communication and composition in blood are correlated with brain health. We tested this concept in frontotemporal dementia with novel, unbiased tools that measure hundreds of soluble signaling proteins or characterize the vast immune cell repertoire in blood. With these tools we discovered complementary abnormalities indicative of abnormal T cell populations and autoimmunity in frontotemporal dementia.