Alexander Meissner and colleagues use CRISPR/Cas9 genome editing to inactivate the DNA methyltransferases DNMT1, DNMT3A and DNMT3B in human embryonic stem cells (ESCs). They find an essential role for DNMT1 in human ESCs and generate genome-wide maps of the DNA methylation changes that occur following inactivation of these enzymes. DNA methylation is a key epigenetic modification involved in regulating gene expression and maintaining genomic integrity. Here we inactivated all three catalytically active DNA methyltransferases (DNMTs) in human embryonic stem cells (ESCs) using CRISPR/Cas9 genome editing to further investigate the roles and genomic targets of these enzymes. Disruption of DNMT3A or DNMT3B individually as well as of both enzymes in tandem results in viable, pluripotent cell lines with distinct effects on the DNA methylation landscape, as assessed by whole-genome bisulfite sequencing. Surprisingly, in contrast to findings in mouse, deletion of DNMT1 resulted in rapid cell death in human ESCs. To overcome this immediate lethality, we generated a doxycycline-responsive tTA-DNMT1* rescue line and readily obtained homozygous DNMT1-mutant lines. However, doxycycline-mediated repression of exogenous DNMT1* initiates rapid, global loss of DNA methylation, followed by extensive cell death. Our data provide a comprehensive characterization of DNMT-mutant ESCs, including single-base genome-wide maps of the targets of these enzymes.

DNA methylation plays an important role in development and disease. The primary sites of DNA methylation in vertebrates are cytosines in the CpG dinucleotide context, which account for roughly three quarters of the total DNA methylation content in human and mouse cells. While the genomic distribution, inter-individual stability, and functional role of CpG methylation are reasonably well understood, little is known about DNA methylation targeting CpA, CpT, and CpC (non-CpG) dinucleotides. Here we report a comprehensive analysis of non-CpG methylation in 76 genome-scale DNA methylation maps across pluripotent and differentiated human cell types. We confirm non-CpG methylation to be predominantly present in pluripotent cell types and observe a decrease upon differentiation and near complete absence in various somatic cell types. Although no function has been assigned to it in pluripotency, our data highlight that non-CpG methylation patterns reappear upon iPS cell reprogramming. Intriguingly, the patterns are highly variable and show little conservation between different pluripotent cell lines. We find a strong correlation of non-CpG methylation and DNMT3 expression levels while showing statistical independence of non-CpG methylation from pluripotency associated gene expression. In line with these findings, we show that knockdown of DNMTA and DNMT3B in hESCs results in a global reduction of non-CpG methylation. Finally, non-CpG methylation appears to be spatially correlated with CpG methylation. In summary these results contribute further to our understanding of cytosine methylation patterns in human cells using a large representative sample set.

Domesticated ungulate pluripotent embryonic stem (ES) cell lines would be useful for generating precise gene-modified animals. To date, many efforts have been made to establish domesticated ungulate pluripotent ES cells from early embryos without success. Here, we report the generation of porcine-induced pluripotent stem (iPS) cells using drug-inducible expression of defined factors. We showed that porcine iPS cells expressed alkaline phosphatase, SSEA3, SSEA4, Tra-1-60, Tra-1-81, Oct3/4, Nanog, Sox2, Rex1 and CDH1. Pig iPS cells expressed high levels of telomerase activity and showed normal karyotypes. These cells could differentiate into cell types of all three germ layers in vitro and in teratomas. Our study reveals properties of porcine pluripotent stem cells that may facilitate the eventual establishment of porcine ES cells. Moreover, the porcine iPS cells produced may be directly useful for the generation of precise gene-modified pigs.

The use of bevacizumab has been hampered by safety concerns despite demonstrable progression-free survival (PFS) benefit in subjects with platinum-resistant ovarian cancer, highlighting the need for novel effective and safe antiangiogenic agents. This study aimed to characterize the tolerability, safety, and antitumor activities of escalating doses of anti-VEGF antibody suvemcitug plus chemotherapy in platinum-resistant ovarian cancer patients.

Tumor-associated macrophages (TAMs) are pivotal immune cells within the tumor microenvironment (TME), exhibiting dual roles across various cancer types. Depending on the context, TAMs can either suppress tumor progression and weaken drug sensitivity or facilitate tumor growth and drive therapeutic resistance. This study explores whether targeting TAMs can suppress the progression of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) and improve the efficacy of chemotherapy. Bioinformatics analyses were performed to evaluate TAMs infiltration levels in HNSCC tumor tissues and examine their associations with patients' clinicopathological characteristics and prognosis. Flow cytometry was utilized to measure the expression of key macrophage markers and assess apoptosis following treatment with colony stimulating factor 1 receptor (CSF1R) inhibitors (BLZ945, PLX3397). Additionally, immunohistochemistry was employed to detect CD68 and CD8 expression. In vivo, the antitumor efficacy of CSF1R inhibitors was tested in mouse HNSCC tumor model, both as monotherapy and in combination with cisplatin, to evaluate potential synergistic effects. Bioinformatic analysis identified TAMs as the predominant infiltrating immune cells in the TME of HNSCC, with significantly higher infiltration levels in tumor tissues compared to adjacent non-tumor tissues. High TAMs infiltration was associated with poorer overall survival (OS), disease-free survival (DFS), human papillomavirus (HPV) infection status, and advanced disease stages. The TAMs-related genes prediction model demonstrated high prognostic accuracy. CSF1R is primarily expressed in TAMs, where high CSF1R expression may suppress antigen binding and activation. In vitro experiments showed that CSF1R inhibitors induce TAMs apoptosis, enhance their phagocytic activity, and reduce CD206 expression and IL-10 secretion, thereby diminishing their immunosuppressive function. In vivo experiments revealed that while CSF1R inhibitors alone had limited efficacy in suppressing tumor growth, their combination with cisplatin significantly enhanced therapeutic efficacy, as evidenced by increased CD8+ T cells infiltration within the TME. Targeting TAMs via CSF1R inhibition enhances the therapeutic efficacy of cisplatin in HNSCC. These findings suggest that CSF1R inhibitors hold promise as a component of combination therapy for HNSCC.

Abstract The inflammatory reaction significantly impedes the neurogenic process during the restoration of peripheral nerve injury (PNI). Therefore, establishing a non-inflammatory environment is crucial for effective nerve regeneration. This study proposes the use of shell-core structured nanofibers with sequential anti-inflammatory and pro-neurogenic activities to repair PNI. Icariin (ICA), known for its anti-inflammatory effects, was blended with poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) to form the shell layer’s spinning solution. Concurrently, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) was combined with graphene oxide (GO) to create the core layer’s spinning solution. These solutions were then subjected to co-axial electrospinning, resulting in shell-core structured GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers. Additionally, a control group of unordered GDNF/GO/ICA/PLGA nanofibers was prepared using conventional electrospinning. The resulting GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers exhibited distinct fibrous structures with a clear shell-core architecture and demonstrated mechanical properties similar to the control group. Notably, the shell-core structured GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers displayed unique staged release kinetics: over 90% ICA was released priorly within the first 0 to 13 days, followed by GDNF release from days 9 to 31. Furthermore, the GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers showed excellent biocompatibility with Schwann cells. In vitro results highlighted the potent anti-inflammatory capabilities of ICA released from the shell layer, while GDNF released from the core layer effectively induced neurogenic differentiation of Schwann cells. The GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers were then processed into a nerve conduit and applied to a 10 mm rat sciatic PNI model. The staged release of ICA and GDNF facilitated by the GDNF@GO-ICA@PLGA nanofibers created a non-inflammatory environment before initiating nerve regeneration, leading to improved PNI restoration. This study underscores the importance of shell-core structured nanofibers in sequentially mediating anti-inflammation and neurogenesis, offering a novel approach for addressing PNI.

Obtaining data on the energy expenditure of physical activity (PA) in children and adolescents with obesity is crucial for promoting health in this population through exercise. However, relevant research is limited. This study aimed to determine the energy expenditure characteristics of 37 diverse PAs in children and adolescents with obesity and examine the association between obesity and energy expenditure (EE) characteristics within this cohort.

Ovarian cancer (OC) is the deadliest malignancy of the female reproductive system. The standard first-line therapy for OC involves cytoreductive surgical debulking followed by chemotherapy based on platinum and paclitaxel. Despite these treatments, there remains a high rate of tumor recurrence and resistance to platinum. Recent studies have highlighted the potential anti-tumor properties of metformin (met), a traditional diabetes drug. In our study, we investigated the impact of met on the anticancer activities of cisplatin (cDDP) both in vitro and in vivo. Our findings revealed that combining met with cisplatin significantly reduced apoptosis in OC cells, decreased DNA damage, and induced resistance to cDDP. Furthermore, our mechanistic study indicated that the resistance induced by met is primarily driven by the inhibition of the ATM/CHK2 pathway and the upregulation of the Rad51 protein. Using an ATM inhibitor, KU55933, effectively reversed the cisplatin resistance phenotype. In conclusion, our results suggest that met can antagonize the effects of cDDP in specific types of OC cells, leading to a reduction in the chemotherapeutic efficacy of cDDP.

Abstract MALT1 has been implicated as an upstream regulator of NF-κB signaling in immune cells and tumors. This study determined the regulatory mechanisms and biological functions of MALT1 in non-small cell lung cancer (NSCLC). In cell culture and orthotopic xenograft models, MALT1 suppression via gene expression interference or protein activity inhibition significantly impaired malignant phenotypes and enhanced radiation sensitivity of NSCLC cells. CSN5, the core subunit of COP9 signalosome, was firstly verified to stabilize MALT1 via disturbing the interaction with E3 ligase FBXO3. Loss of FBXO3 in NSCLC cells reduced MALT1 ubiquitination and promoted its accumulation, which was reversed by CSN5 interference. An association between CSN5/FBXO3/MALT1 regulatory axis and poor prognosis in NSCLC patients was identified. Our findings revealed the detail mechanism of continuous MALT1 activation in NF-κB signaling, highlighting its significance as predictor and potential therapeutic target in NSCLC. Graphical Abstract