Renewal of stem cells differs from cancer cell growth in self-controlled cell division. The mir-302 microRNA (miRNA) family (mir-302s) is expressed most abundantly in slow-growing human embryonic stem (ES) cells, and quickly decreases after cell differentiation and proliferation. Therefore, mir-302s was investigated as one of the key factors essential for maintenance of ES cell renewal and pluripotency in this study. The Pol-II-based intronic miRNA expression system was used to transgenically transfect the mir-302s into several human cancer cell lines. The mir-302-transfected cells, namely, miRNA-induced pluripotent stem (mirPS) cells, not only expressed many key ES cell markers, such as Oct3/4, SSEA-3, SSEA-4 ,Sox2, and Nanog, but also had a highly demethylated genome similar to a reprogrammed zygotic genome. Microarray analyses further revealed that genome-wide gene expression patterns between the mirPS and human ES H1 and H9 cells shared over 86% similarity. Using molecular guidance in vitro, these mirPS cells could differentiate into distinct tissue cell types, such as neuron-, chondrocyte-, fibroblast-, and spermatogonia-like primordial cells. Based on these findings, we conclude that mir-302s not only function to reprogram cancer cells into an ES-like pluripotent state but also to maintain this state under a feeder-free cultural condition, which may offer a great opportunity for therapeutic intervention.

Global demethylation is required for early zygote development to establish stem cell pluripotency, yet our findings reiterate this epigenetic reprogramming event in somatic cells through ectopic introduction of mir-302 function. Here, we report that induced mir-302 expression beyond 1.3-fold of the concentration in human embryonic stem (hES) H1 and H9 cells led to reprogramming of human hair follicle cells (hHFCs) to induced pluripotent stem (iPS) cells. This reprogramming mechanism functioned through mir-302-targeted co-suppression of four epigenetic regulators, AOF2 (also known as KDM1 or LSD1), AOF1, MECP1-p66 and MECP2. Silencing AOF2 also caused DNMT1 deficiency and further enhanced global demethylation during somatic cell reprogramming (SCR) of hHFCs. Re-supplementing AOF2 in iPS cells disrupted such global demethylation and induced cell differentiation. Given that both hES and iPS cells highly express mir-302, our findings suggest a novel link between zygotic reprogramming and SCR, providing a regulatory mechanism responsible for global demethylation in both events. As the mechanism of conventional iPS cell induction methods remains largely unknown, understanding this microRNA (miRNA)-mediated SCR mechanism may shed light on the improvements of iPS cell generation.

Abstract The exchange of mobile genetic elements (MGEs) facilitates the spread of functional traits including antimicrobial resistance within bacterial communities. Tools to spatially map MGEs and identify their bacterial hosts in complex microbial communities are currently lacking, limiting our understanding of this process. Here we combined single-molecule DNA fluorescence in situ hybridization (FISH) with multiplexed ribosomal RNA-FISH to enable simultaneous visualization of both MGEs and bacterial taxa. We spatially mapped bacteriophage and antimicrobial resistance (AMR) plasmids and identified their host taxa in human oral biofilms. This revealed distinct clusters of AMR plasmids and prophage, coinciding with densely packed regions of host bacteria. Our data suggest spatial heterogeneity in bacterial taxa results in heterogeneous MGE distribution within the community, with MGE clusters resulting from horizontal gene transfer hotspots or expansion of MGE-carrying strains. Our approach can help advance the study of AMR and phage ecology in biofilms.

Abstract Aim The aim of this study is to assess early wound healing expression of local angiogenic biomarkers following connective tissue graft (CTG) at dental implant sites. Methods Twenty‐eight subjects with single dental implants exhibiting a soft tissue dehiscence were included and randomly treated with CTG, either with coronally advanced flap (CAF) or with tunnel technique (TUN). Peri‐implant crevicular fluid (PICF) was collected at the midfacial and midlingual aspect of the implant sites at baseline and at 3, 7, 14, 30, and 90 days after the surgical intervention. The expression of angiogenin (ANG), fibroblast growth factor‐2 (FGF‐2), platelet‐derived growth factor (PDGF), tissue inhibitor of metalloproteinases‐2 (TIMP‐2), and vascular endothelial growth factor (VEGF) was investigated over a period of 3 months. Patient‐reported outcomes, clinical measurements, and ultrasonography scans at multiple time points were also evaluated. Results The longitudinal regression revealed a significant difference in the expression of VEGF and TIMP‐2 between CAF‐ and TUN‐treated sites over 3 months ( p = .033 and p = .004, respectively), whereas no significant differences were observed for ANG, FGF‐2 and PDGF between the two groups. At 7 days, a direct correlation was observed between ANG levels and ultrasonographic color velocity in the CAF group ( p < .001) and between ANG levels and ultrasonographic color power in the TUN group ( p = .028). VEGF levels and ultrasonographic mean perfused area of the CTG were significantly correlated at the 7‐day time point ( p < .001 for both CAF and TUN). The expression of VEGF at 7 days was directly associated with mucosal thickness gain at 1 year ( p < .001 for both groups). Early TIMP‐2 expression showed an inverse correlation with time to recovery ( p = .002). TIMP‐2 levels at 3 months exhibited inverse correlations with mean dehiscence coverage ( p = .004) and the rate of complete dehiscence coverage ( p = .012). Conclusion PICF biomarkers can be used to monitor early wound healing events following soft tissue grafting at implant sites. VEGF and TIMP‐2 showed correlations with the 1‐year clinical and volumetric outcomes, as well as with post‐operative patient‐reported outcomes and Doppler Ultrasonographic tissue perfusion‐related parameters.

Microbiome dysbiosis has largely been defined using compositional analysis of metagenomic sequencing data; however, differences in the spatial arrangement of bacteria between healthy and diseased microbiomes remain largely unexplored. In this study, we measured the spatial arrangement of bacteria in dental implant biofilms from patients with healthy implants, peri-implant mucositis, or peri-implantitis, an oral microbiome-associated inflammatory disease. We discovered that peri-implant biofilms from patients with mild forms of the disease were characterized by large single-genus patches of bacteria, while biofilms from healthy sites were more complex, mixed structures. Based on these findings, we propose a model of peri-implant dysbiosis where changes in biofilm spatial architecture allow the colonization of new community members. This model indicates that spatial structure could be used as a potential biomarker for community stability and has implications in diagnosis and treatment of peri-implant diseases. These results enhance our understanding of peri-implant disease pathogenesis and may be broadly relevant for spatially structured microbiomes.