Protein misfolding in the endoplasmic reticulum (ER) leads to cell death through PERK-mediated phosphorylation of eIF2α, although the mechanism is not understood. ChIP-seq and mRNA-seq of activating transcription factor 4 (ATF4) and C/EBP homologous protein (CHOP), key transcription factors downstream of p-eIF2α, demonstrated that they interact to directly induce genes encoding protein synthesis and the unfolded protein response, but not apoptosis. Forced expression of ATF4 and CHOP increased protein synthesis and caused ATP depletion, oxidative stress and cell death. The increased protein synthesis and oxidative stress were necessary signals for cell death. We show that eIF2α-phosphorylation-attenuated protein synthesis, and not Atf4 mRNA translation, promotes cell survival. These results show that transcriptional induction through ATF4 and CHOP increases protein synthesis leading to oxidative stress and cell death. The findings suggest that limiting protein synthesis will be therapeutic for diseases caused by protein misfolding in the ER. In the presence of stress stimuli, the endoplasmic reticulum either adapts the protein synthesis or triggers an apoptotic response, but the mechanisms underlying this decision are unknown. Kaufman and colleagues show that the ER stress response factors ATF4 and CHOP increase protein synthesis, which in turn induces oxidative stress and increased ATP consumption, leading to cell death during chronic ER stress.

Diabetes is associated with altered cellular metabolism, but how altered metabolism contributes to the development of diabetic complications is unknown. We used the BKS db/db diabetic mouse model to investigate changes in carbohydrate and lipid metabolism in kidney cortex, peripheral nerve, and retina. A systems approach using transcriptomics, metabolomics, and metabolic flux analysis identified tissue-specific differences, with increased glucose and fatty acid metabolism in the kidney, a moderate increase in the retina, and a decrease in the nerve. In the kidney, increased metabolism was associated with enhanced protein acetylation and mitochondrial dysfunction. To confirm these findings in human disease, we analyzed diabetic kidney transcriptomic data and urinary metabolites from a cohort of Southwestern American Indians. The urinary findings were replicated in 2 independent patient cohorts, the Finnish Diabetic Nephropathy and the Family Investigation of Nephropathy and Diabetes studies. Increased concentrations of TCA cycle metabolites in urine, but not in plasma, predicted progression of diabetic kidney disease, and there was an enrichment of pathways involved in glycolysis and fatty acid and amino acid metabolism. Our findings highlight tissue-specific changes in metabolism in complication-prone tissues in diabetes and suggest that urinary TCA cycle intermediates are potential prognostic biomarkers of diabetic kidney disease progression.

The US Food and Drug Administration-approved trial, "A Phase 1, Open-Label, First-in-Human, Feasibility and Safety Study of Human Spinal Cord-Derived Neural Stem Cell Transplantation for the Treatment of Amyotrophic Lateral Sclerosis, Protocol Number: NS2008-1," is complete. Our overall objective was to assess the safety and feasibility of stem cell transplantation into lumbar and/or cervical spinal cord regions in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) subjects.Preliminary results have been reported on the initial trial cohort of 12 ALS subjects. Here, we describe the safety and functional outcome monitoring results for the final trial cohort, consisting of 6 ALS subjects receiving 5 unilateral cervical intraspinal neural stem cell injections. Three of these subjects previously received 10 total bilateral lumbar injections as part of the earlier trial cohort. All injections utilized a novel spinal-mounted stabilization and injection device to deliver 100,000 neural stem cells per injection, for a dosing range up to 1.5 million cells. Subject assessments included detailed pre- and postsurgical neurological outcome measures.The cervical injection procedure was well tolerated and disease progression did not accelerate in any subject, verifying the safety and feasibility of cervical and dual-targeting approaches. Analyses on outcome data revealed preliminary insight into potential windows of stem cell biological activity and identified clinical assessment measures that closely correlate with ALS Functional Rating Scale-Revised scores, a standard assessment for ALS clinical trials.This is the first report of cervical and dual-targeted intraspinal transplantation of neural stem cells in ALS subjects. This approach is feasible and well-tolerated, supporting future trial phases examining therapeutic dosing and efficacy.

In healthy older adults, the immune system generally preserves its response and contributes to a long, healthy lifespan. However, rapid deterioration in immune regulation can lead to chronic inflammation, termed inflammaging, which accelerates pathological aging and diminishes the quality of life in older adults with frailty. A significant limitation in current aging research is the predominant focus on comparisons between young and older populations, often overlooking the differences between healthy older adults and those experiencing pathological aging. Our study elucidates the intricate immunological dynamics of the CD4/Treg axis in frail older adults compared to comparable age-matched healthy older adults. By utilizing publicly available RNA sequencing and single-cell RNA sequencing (scRNAseq) data from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), we identified a specific Treg cell subset and transcriptional landscape contributing to the dysregulation of CD4+ T-cell responses. We explored the molecular mechanisms underpinning Treg dysfunction, revealing that Tregs from frail older adults exhibit reduced mitochondrial protein levels, impairing mitochondrial oxidative phosphorylation. This impairment is driven by the TNF/NF-kappa B pathway, leading to cumulative inflammation. Further, we gained a deeper understanding of the CD4/Treg axis by predicting the effects of gene perturbations on cellular signaling networks. Collectively, these findings highlight the age-related relationship between mitochondrial dysfunction in the CD4/Treg axis and its role in accelerating aging and frailty in older adults. Targeting Treg dysfunction offers a critical basis for developing tailored therapeutic strategies aimed at improving the quality of life in older adults.

ABSTRACT While the role of CD8 + T cells in influenza clearance is established, their contribution to pathological lung injury is increasingly appreciated. To explore if protective versus pathological functions can be linked to CD8 + T cell subpopulations, we dissected their responses in influenza-infected murine lungs. Our single-cell RNASeq (scRNAseq) analysis revealed significant diversity in CD8 + T cell subpopulations during peak viral load vs. infection-resolved state. While enrichment of Cxcr3 hi CD8 + T effector (T eff ) subset was associated with a more robust cytotoxic response, both CD8 + T eff and CD8 + T central memory (T CM ) exhibited equally potent effector potential. The scRNAseq analysis identified unique regulons regulating the cytotoxic response in CD8 + T cells. The neutralization of CXCR3 mitigated lung injury without affecting viral clearance. IFN-γ was dispensable to regulate the cytotoxic response of Cxcr3 hi CD8 + T cells. Collectively, our data imply that CXCR3 interception could have a therapeutic effect in preventing influenza-linked lung injury. TEASER The CXCR3 expressing CD8+ T cell subset causes severe lung pathology and exacerbates disease severity without affecting viral clearance during influenza infection

Abstract Respiratory syncytial virus (RSV) infection does not cause severe disease in most of us despite suffering from multiple RSV infections in our lives. However, infants, young children, older adults, and immunocompromised patients are unfortunately vulnerable to RSV-associated severe diseases. A recent study suggested that RSV infection causes cell expansion, resulting in bronchial wall thickening in vitro . Whether the virus-induced changes in the lung airway resemble epithelial-mesenchymal transition (EMT) is still unknown. Here, we report that RSV does not induce EMT in three different in vitro lung models: the epithelial A549 cell line, primary normal human bronchial epithelial cells, and pseudostratified airway epithelium. We found that RSV increases the cell surface area and perimeter in the infected airway epithelium, which is distinct from the effects of a potent EMT inducer, TGF-β1-driven cell elongation—indicative of cell motility. A genome-wide transcriptome analysis revealed that both RSV and TGF-β1 have distinct modulation patterns of the transcriptome, which suggests that RSV-induced changes are distinct from EMT.

Abstract A decline in mitochondrial activity has been linked to T cell dysfunction and the progression of a variety of diseases. It is unclear whether the mitochondrial function in regulatory T cells (Tregs) determines effector T cell fate decisions and regulates steady-state inflammation. We show that loss of Mitochondrial Transcription Factor A in Foxp3 + Tregs (TFAM cKO) affects the cellular and transcriptional dynamics of CD4 + T cells, resulting in disproportional cellular heterogeneity and prevalence of pathogenic CD4 + T cell subsets. Failure to modulate CD4 + T cell responses results in systemic inflammation, immunological aging, and shortened lifespans in TFAM cKO mice. Furthermore, we found that TFAM heterozygous (Het) mice with 50% allelic restoration had a progressive decrease in physiological, cognitive, and neuromuscular activity starting at 8 months, implying that the TFAM Het mouse model has the potential to be used for in-depth research on age-related inflammatory diseases. Overall, TFAM depletion in Tregs explains the steady-state reduction in Treg function with age. TFAM restoration in Tregs could be a target for preserving the homeostatic CD4 + T cell pool and avoiding cognitive impairments caused by inflammation induced aging (inflammaging).

Casiopeinas are a group of copper-based compounds designed to be used as less toxic, more efficient chemotherapeutic agents. In this study, we analyzed the in vitro effects of Casiopeina II-gly on the expression of canonical biological pathways. Using microarray data from HeLa cell lines treated with Casiopeina II-gly, we identified biological pathways that are perturbed after treatment. We present a novel approach integrating pathway analysis and network theory: The Pathway Crosstalk Network. We constructed a network with deregulated pathways, featuring links between those pathways that crosstalk with each other. We identified modules grouping deregulated pathways that are functionally related. Through this approach, we were able to identify three features of Casiopeina treatment: a) Perturbation of signaling pathways, related to induction of apoptosis; b) perturbation of metabolic pathways, and c) activation of immune responses. These findings can be useful to drive new experimental exploration on their role in adverse effects and efficacy of Casiopeinas.