Human aging cannot be fully understood in terms of the constrained genetic setting. Epigenetic drift is an alternative means of explaining age-associated alterations. To address this issue, we performed whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) of newborn and centenarian genomes. The centenarian DNA had a lower DNA methylation content and a reduced correlation in the methylation status of neighboring cytosine--phosphate--guanine (CpGs) throughout the genome in comparison with the more homogeneously methylated newborn DNA. The more hypomethylated CpGs observed in the centenarian DNA compared with the neonate covered all genomic compartments, such as promoters, exonic, intronic, and intergenic regions. For regulatory regions, the most hypomethylated sequences in the centenarian DNA were present mainly at CpG-poor promoters and in tissue-specific genes, whereas a greater level of DNA methylation was observed in CpG island promoters. We extended the study to a larger cohort of newborn and nonagenarian samples using a 450,000 CpG-site DNA methylation microarray that reinforced the observation of more hypomethylated DNA sequences in the advanced age group. WGBS and 450,000 analyses of middle-age individuals demonstrated DNA methylomes in the crossroad between the newborn and the nonagenarian/centenarian groups. Our study constitutes a unique DNA methylation analysis of the extreme points of human life at a single-nucleotide resolution level.

Most of the studies characterizing DNA methylation patterns have been restricted to particular genomic loci in a limited number of human samples and pathological conditions. Herein, we present a compromise between an extremely comprehensive study of a human sample population with an intermediate level of resolution of CpGs at the genomic level. We obtained a DNA methylation fingerprint of 1628 human samples in which we interrogated 1505 CpG sites. The DNA methylation patterns revealed show this epigenetic mark to be critical in tissue-type definition and stemness, particularly around transcription start sites that are not within a CpG island. For disease, the generated DNA methylation fingerprints show that, during tumorigenesis, human cancer cells underwent a progressive gain of promoter CpG-island hypermethylation and a loss of CpG methylation in non-CpG-island promoters. Although transformed cells are those in which DNA methylation disruption is more obvious, we observed that other common human diseases, such as neurological and autoimmune disorders, had their own distinct DNA methylation profiles. Most importantly, we provide proof of principle that the DNA methylation fingerprints obtained might be useful for translational purposes by showing that we are able to identify the tumor type origin of cancers of unknown primary origin (CUPs). Thus, the DNA methylation patterns identified across the largest spectrum of samples, tissues, and diseases reported to date constitute a baseline for developing higher-resolution DNA methylation maps and provide important clues concerning the contribution of CpG methylation to tissue identity and its changes in the most prevalent human diseases.

Like most complex phenotypes, exceptional longevity is thought to reflect a combined influence of environmental (e.g., lifestyle choices, where we live) and genetic factors. To explore the genetic contribution, we undertook a genome-wide association study of exceptional longevity in 801 centenarians (median age at death 104 years) and 914 genetically matched healthy controls. Using these data, we built a genetic model that includes 281 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and discriminated between cases and controls of the discovery set with 89% sensitivity and specificity, and with 58% specificity and 60% sensitivity in an independent cohort of 341 controls and 253 genetically matched nonagenarians and centenarians (median age 100 years). Consistent with the hypothesis that the genetic contribution is largest with the oldest ages, the sensitivity of the model increased in the independent cohort with older and older ages (71% to classify subjects with an age at death>102 and 85% to classify subjects with an age at death>105). For further validation, we applied the model to an additional, unmatched 60 centenarians (median age 107 years) resulting in 78% sensitivity, and 2863 unmatched controls with 61% specificity. The 281 SNPs include the SNP rs2075650 in TOMM40/APOE that reached irrefutable genome wide significance (posterior probability of association = 1) and replicated in the independent cohort. Removal of this SNP from the model reduced the accuracy by only 1%. Further in-silico analysis suggests that 90% of centenarians can be grouped into clusters characterized by different “genetic signatures” of varying predictive values for exceptional longevity. The correlation between 3 signatures and 3 different life spans was replicated in the combined replication sets. The different signatures may help dissect this complex phenotype into sub-phenotypes of exceptional longevity.

Background: Converging evidence suggests that immune-mediated dysfunction plays an important role in the pathogenesis of frontotemporal dementia (FTD). Although genetic studies have shown that immune-associated loci are associated with increased FTD risk, a systematic investigation of genetic overlap between immune-mediated diseases and the spectrum of FTD-related disorders has not been performed. Methods and findings: Using large genome-wide association studies (GWAS) (total n = 192,886 cases and controls) and recently developed tools to quantify genetic overlap/pleiotropy, we systematically identified single nucleotide polymorphisms (SNPs) jointly associated with 'FTD-related disorders' namely FTD, corticobasal degeneration (CBD), progressive supranuclear palsy (PSP), and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) - and one or more immune-mediated diseases including Crohn's disease (CD), ulcerative colitis (UC), rheumatoid arthritis (RA), type 1 diabetes (T1D), celiac disease (CeD), and psoriasis (PSOR). We found up to 270-fold genetic enrichment between FTD and RA and comparable enrichment between FTD and UC, T1D, and CeD. In contrast, we found only modest genetic enrichment between any of the immune-mediated diseases and CBD, PSP or ALS. At a conjunction false discovery rate (FDR) < 0.05, we identified numerous FTD-immune pleiotropic SNPs within the human leukocyte antigen (HLA) region on chromosome 6. By leveraging the immune diseases, we also found novel FTD susceptibility loci within LRRK2 (Leucine Rich Repeat Kinase 2), TBKBP1 (TANK-binding kinase 1 Binding Protein 1), and PGBD5 (PiggyBac Transposable Element Derived 5). Functionally, we found that expression of FTD-immune pleiotropic genes (particularly within the HLA region) is altered in postmortem brain tissue from patients with frontotemporal dementia and is enriched in microglia compared to other central nervous system (CNS) cell types. Conclusions: We show considerable immune-mediated genetic enrichment specifically in FTD, particularly within the HLA region. Our genetic results suggest that for a subset of patients, immune dysfunction may contribute to risk for FTD. These findings have potential implications for clinical trials targeting immune dysfunction in patients with FTD.

Abstract Beyond their activity in hemostasis and thrombosis, recent advances attribute platelets a pro-youthful role capable to attenuate immune senescence and age-related neuroinflammation. Previous studies from our group associated a polymorphic haplotype variant in the BPIFB4 gene (LAV-BPIFB4) with exceptional longevity. Transfer of the LAV-BPIFB4 in preclinical models has proved strategic to cope with frailty conditions, aging-related events, e.g., cardiovascular ones, and immune dysfunction mainly through a favorable conditioning of the immune system. However, whether platelets participate in LAV-BPIFB4 therapeutic action is currently unknown. Herein, we discovered that platelets were instrumental in boosting the favorable health outcomes of the systemic AAV-LAV-BPIFB4 gene transfer in vivo , as the α-CD42b platelet depletion completely abolished the vascular protective action of LAV-BPIFB4 and suppressed its pro-resolutive CD206 + anti-/CD86 + pro-inflammatory Ly6C + monocyte skewing to LPS stimulation. Of note, this is associated with a huge drop in the protective levels of BPIFB4 in the plasma of AAV-LAV-BPIFB4-injected C57BL/6 mice, indicating that plasma circulating platelets may be a reservoir of the BPIFB4 protein. Indeed, we noticed that BPIFB4 was released by human platelets, a process that is amplified in LAV-allele carrier donors. Accordingly, lentivirus-mediated overexpression of human LAV-BPIFB4 isoform, but not WT-BPIFB4 isoform was able in leading differentiated megakaryocytes to release more platelet-like-particles enriched for BPIFB4. In addition, in vitro , the M2 macrophage polarization increased when releasate from platelets, and even more from LAV pre-stimulated once, was added in monocyte cell culture. Our data suggest that platelet release of BPIFB4 and of yet-to-be-determined unidentified factors mediates the therapeutic efficacy of LAV-BPIFB4 treatment.