Regenerative capacity declines throughout evolution and with age. In this study, we asked whether metabolic programs underlying regenerative capability might be conserved across species, and if so, whether such metabolic drivers might be harnessed to promote tissue repair. To this end, we conducted metabolomic analyses in two vertebrate organ regeneration models: the axolotl limb blastema and antler stem cells. To further reveal why young individuals have higher regenerative capacity than the elderly, we also constructed metabolic profiles for primate juvenile and aged tissues, as well as young and aged human stem cells. In joint analyses, we uncovered that active pyrimidine metabolism and fatty acid metabolism correlated with higher regenerative capacity. Furthermore, we identified a set of regeneration-related metabolite effectors conserved across species. One such metabolite is uridine, a pyrimidine nucleoside, which can rejuvenate aged human stem cells and promote regeneration of various tissues in vivo. These observations will open new avenues for metabolic intervention in tissue repair and regeneration.

Apolipoprotein E (APOE) is a component of lipoprotein particles that function in the homeostasis of cholesterol and other lipids. Although APOE is genetically associated with human longevity and Alzheimer's disease, its mechanistic role in aging is largely unknown. Here, we used human genetic, stress-induced and physiological cellular aging models to explore APOE-driven processes in stem cell homeostasis and aging. We report that in aged human mesenchymal progenitor cells (MPCs), APOE accumulation is a driver for cellular senescence. By contrast, CRISPR-Cas9-mediated deletion of APOE endows human MPCs with resistance to cellular senescence. Mechanistically, we discovered that APOE functions as a destabilizer for heterochromatin. Specifically, increased APOE leads to the degradation of nuclear lamina proteins and a heterochromatin-associated protein KRAB-associated protein 1 via the autophagy-lysosomal pathway, thereby disrupting heterochromatin and causing senescence. Altogether, our findings uncover a role of APOE as an epigenetic mediator of senescence and provide potential targets to ameliorate aging-related diseases.