Transcriptional control of cell senescence Senescent cells that have stopped proliferating secrete molecules that influence the cells around them. Prevention of this senescence-activated secretory phenotype seems to slow organismal aging. Kang et al. explored the regulatory process behind cell senescence and found that DNA damage led to stabilization of the transcription factor GATA4 (see the Perspective by Cassidy and Narita). Increased activity of GATA4 in senescent cells stimulated genes encoding secreted factors. GATA4 also accumulates in the brains of aging mice or humans. Science , this issue 10.1126/science.aaa5612 ; see also p. 1448

Human neurons are functional over an entire lifetime, yet the mechanisms that preserve function and protect against neurodegeneration during ageing are unknown. Here we show that induction of the repressor element 1-silencing transcription factor (REST; also known as neuron-restrictive silencer factor, NRSF) is a universal feature of normal ageing in human cortical and hippocampal neurons. REST is lost, however, in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Chromatin immunoprecipitation with deep sequencing and expression analysis show that REST represses genes that promote cell death and Alzheimer’s disease pathology, and induces the expression of stress response genes. Moreover, REST potently protects neurons from oxidative stress and amyloid β-protein toxicity, and conditional deletion of REST in the mouse brain leads to age-related neurodegeneration. A functional orthologue of REST, Caenorhabditis elegans SPR-4, also protects against oxidative stress and amyloid β-protein toxicity. During normal ageing, REST is induced in part by cell non-autonomous Wnt signalling. However, in Alzheimer’s disease, frontotemporal dementia and dementia with Lewy bodies, REST is lost from the nucleus and appears in autophagosomes together with pathological misfolded proteins. Finally, REST levels during ageing are closely correlated with cognitive preservation and longevity. Thus, the activation state of REST may distinguish neuroprotection from neurodegeneration in the ageing brain. REST, a developmental regulator, is markedly induced in human neurons during ageing but is lost in Alzheimer’s disease; REST represses genes that promote neurodegeneration, is neuroprotective in animal models, and is associated with cognitive preservation and longevity in humans. Age is the biggest risk factor for neurodegenerative disease. But why do some age with cognitive function intact, yet others decline and develop Alzheimer's disease? Here Bruce Yankner and colleagues show that during ageing, a protein known as REST (repressor element 1-silencing transcription factor, also called NRSF) is increasingly expressed in human cortical and hippocampal neurons. REST levels are strongly correlated with cognitive preservation and longevity. REST represses genes that promote cell death and Alzheimer's disease pathology and induces those that mediate the stress response. Moreover, REST protects neurons from oxidative stress and amyloid β-protein toxicity. Deleting REST from the mouse brain results in age-related neuronal cell death. And, in humans with mild cognitive impairment or Alzheimer's disease, REST is excluded from the nucleus in neurons, and this exclusion is associated with autophagy and misfolded proteins. This work suggests that the activation state of REST may distinguish neuroprotection from neurodegeneration in the ageing brain.

Dysregulation of autophagy, a cellular catabolic mechanism essential for degradation of misfolded proteins, has been implicated in multiple neurodegenerative diseases. However, the mechanisms that lead to the autophagy dysfunction are still not clear. Based on the results of a genome-wide screen, we show that reactive oxygen species (ROS) serve as common mediators upstream of the activation of the type III PI3 kinase, which is critical for the initiation of autophagy. Furthermore, ROS play an essential function in the induction of the type III PI3 kinase and autophagy in response to amyloid β peptide, the main pathogenic mediator of Alzheimer's disease (AD). However, lysosomal blockage also caused by Aβ is independent of ROS. In addition, we demonstrate that autophagy is transcriptionally down-regulated during normal aging in the human brain. Strikingly, in contrast to normal aging, we observe transcriptional up-regulation of autophagy in the brains of AD patients, suggesting that there might be a compensatory regulation of autophagy. Interestingly, we show that an AD drug and an AD drug candidate have inhibitory effects on autophagy, raising the possibility that decreasing input into the lysosomal system may help to reduce cellular stress in AD. Finally, we provide a list of candidate drug targets that can be used to safely modulate levels of autophagy without causing cell death.

Intracellular accumulation of mutant Huntingtin with expanded polyglutamine provides a context-dependent cytotoxicity critical for the pathogenesis of Huntington disease (Everett, C. M., and Wood, N. W. (2004) Brain 127, 2385-2405). Here we demonstrate that the accumulation of mutant Huntingtin is highly sensitive to the expression of beclin 1, a gene essential for autophagy. Moreover, we show that the accumulated mutant Huntingtin recruits Beclin 1 and impairs the Beclin 1-mediated long lived protein turnover. Thus, sequestration of Beclin 1 in the vulnerable neuronal population of Huntington disease patients might further reduce Beclin 1 function and autophagic degradation of mutant Huntingtin. Finally, we demonstrate that the expression of beclin 1 decreases in an age-dependent fashion in human brains. Because beclin 1 gene is haploid insufficient in regulating autophagosome function (Qu, X., Yu, J., Bhagat, G., Furuya, N., Hibshoosh, H., Troxel, A., Rosen, J., Eskelinen, E. L., Mizushima, N., Ohsumi, Y., Cattoretti, G., and Levine, B. (2003) J. Clin. Invest. 112, 1809-1820; Yue, Z., Jin, S., Yang, C., Levine, A. J., and Heintz, N. (2003) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 15077-15082), we propose that the age-dependent decrease of beclin 1 expression may lead to a reduction of autophagic activity during aging, which in turn promotes the accumulation of mutant Htt and the progression of the disease.

Alzheimer's disease and other neurodegenerative disorders of aging are characterized by clinical and pathological features that are relatively specific to humans. To obtain greater insight into how brain aging has evolved, we compared age-related gene expression changes in the cortex of humans, rhesus macaques, and mice on a genome-wide scale. A small subset of gene expression changes are conserved in all three species, including robust age-dependent upregulation of the neuroprotective gene apolipoprotein D (APOD) and downregulation of the synaptic cAMP signaling gene calcium/calmodulin-dependent protein kinase IV (CAMK4). However, analysis of gene ontology and cell type localization shows that humans and rhesus macaques have diverged from mice due to a dramatic increase in age-dependent repression of neuronal genes. Many of these age-regulated neuronal genes are associated with synaptic function. Notably, genes associated with GABA-ergic inhibitory function are robustly age-downregulated in humans but not in mice at the level of both mRNA and protein. Gene downregulation was not associated with overall neuronal or synaptic loss. Thus, repression of neuronal gene expression is a prominent and recently evolved feature of brain aging in humans and rhesus macaques that may alter neural networks and contribute to age-related cognitive changes.

Abstract Purpose To evaluate the performance of hepatobiliary MRI parameters as predictors of clinical response to chemotherapy in patients with initially unresectable colorectal cancer liver metastases (CRLM). Methods Eighty-five patients with initially unresectable CRLM were retrospectively enrolled from two hospitals and scanned using gadobenate dimeglumine-enhanced MRI before treatment. Therapy response was evaluated based on the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) version 1.1. Conventional parameters (i.e., signal intensity [SI]) and radiomics features of portal venous phase (PVP) and hepatobiliary phase (HBP) images were analyzed between the responders and non-responders. Next, the combined model was constructed, and the area under the receiver operating characteristic (ROC) curve (AUC) was calculated. The relationship between the combined model and progression-free survival (PFS) was analyzed using Cox regression. Results Of the 85 patients from two hospitals, 42 were in the response group, and 43 were in the non-response group. Upon conducting five-fold cross-validation, the normalized relative enhancement (NRE) of CRLM during the PVP yielded an AUC of 0.625. Additionally, a radiomics feature derived from the tumor area in the HBP achieved an AUC of 0.698, while a separate feature extracted from the peritumoral region in the HBP recorded an AUC of 0.709. The model that integrated these three features outperformed the individual features, achieving an AUC of 0.818. Furthermore, the combined model exhibited a significant correlation with PFS ( P < 0.001). Conclusion The combined model, based on baseline hepatobiliary MRI, aids in predicting chemotherapeutic response and PFS in patients with initially unresectable CRLM.

Acute myocardial infarction (AMI) accounts for a significant proportion of global fatalities, and early detection is crucial for improving patient outcomes. However, current diagnostic methods often struggle to detect AMI in its early stages. Herein, we present an electrochemical sensor utilizing a fractal gold (FracAu) electrode and hybridization chain reaction (HCR) amplification technology to detect AMI-specific microRNAs (miRNAs). When the target sequence was added, the HCR was triggered, leading to the formation of a long-nicked DNA double helix that efficiently captured a larger quantity of positively charged RuHex molecules, resulting in significant electrochemical signal amplification. More importantly, to avoid false positive signals, exonuclease I (Exo I) was introduced to selectively cleave single-stranded DNA (ssDNA) probes. These ssDNA probes, underwent random hydrolysis from hpDNA probes, could hybridize with helper DNA1 in the absence of the target, initiating the HCR process and producing a false positive signal. The inclusion of Exo I effectively avoided false positive signals and reduced background noise. Under optimized conditions, the fabricated sensor exhibited significant sensitivity and selectivity, showing a broad linear detection range from 10 pM to 10 nM and a low limit of 0.9 fM. The fabricated electrochemical sensor also successfully detected AMI-specific miRNA in real serum samples, underscoring its diagnostic promise. By providing a reliable tool for early detection, the innovative sensor holds significant potential in combating global cardiovascular disease-related mortality rates.

ABSTRACT Background Small cell lung cancer (SCLC) is a highly aggressive tumor with limited effectiveness in its standard chemotherapy treatment. Targeted antiangiogenic therapy and immune checkpoint inhibitors (ICIs) have demonstrated potential as alternative treatments for extensive‐stage SCLC (ES‐SCLC). However, there is insufficient comparative evidence available to determine the optimal first‐line treatment option between ICIs plus chemotherapy and targeted antiangiogenic therapy plus chemotherapy. Objective This study is aimed at analyzing clinical data from ES‐SCLC patients treated at the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical College between June 2021 and June 2023. The study compared the efficacy and safety of three first‐line treatment regimens: standard chemotherapy, antiangiogenic therapy combined with chemotherapy, and immune combination therapy. Methods Patients who met the inclusion criteria were divided into three groups: chemotherapy, immune combination therapy, and antiangiogenic therapy combined with chemotherapy. The study collected data on clinical characteristics, treatment regimens, and adverse reactions. The analysis included objective response rate (ORR), duration of response (DoR), disease control rate (DCR), progression‐free survival (PFS), and treatment safety. Results A total of 101 patients were included in the study, with 49 receiving chemotherapy alone, 19 receiving antiangiogenic therapy, and 33 receiving immune combination therapy. The ORRs were 78.9% for antiangiogenic therapy, 72.7% for immune combination therapy, and 42.9% for chemotherapy alone. The median PFS was 8.0 months for antiangiogenic therapy, 7.8 months for immune combination therapy, and 5.2 months for chemotherapy alone. Both combination therapy groups demonstrated superior efficacy compared to chemotherapy alone. Conclusion Targeted combined chemotherapy and immune combination chemotherapy showed superior efficacy as first‐line treatments for ES‐SCLC compared to chemotherapy alone, with manageable adverse reactions.