Genetic discoveries of Alzheimer's disease are the drivers of our understanding, and together with polygenetic risk stratification can contribute towards planning of feasible and efficient preventive and curative clinical trials. We first perform a large genetic association study by merging all available case-control datasets and by-proxy study results (discovery n = 409,435 and validation size n = 58,190). Here, we add six variants associated with Alzheimer's disease risk (near APP, CHRNE, PRKD3/NDUFAF7, PLCG2 and two exonic variants in the SHARPIN gene). Assessment of the polygenic risk score and stratifying by APOE reveal a 4 to 5.5 years difference in median age at onset of Alzheimer's disease patients in APOE ɛ4 carriers. Because of this study, the underlying mechanisms of APP can be studied to refine the amyloid cascade and the polygenic risk score provides a tool to select individuals at high risk of Alzheimer's disease.

Salivary analysis is gaining increasing interest as a novel and promising field of research for the diagnosis of neurodegenerative and demyelinating diseases related to aging. The collection of saliva offers several advantages, being noninvasive, stress-free, and repeatable. Moreover, the detection of biomarkers directly in saliva could allow an early diagnosis of the disease, leading to timely treatments. The aim of this manuscript is to highlight the most relevant researchers' findings relatively to salivary biomarkers of neurodegenerative and demyelinating diseases, and to describe innovative and advanced biosensing strategies for the detection of salivary biomarkers. This review is focused on five relevant aging-related neurodegenerative disorders (Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Amyotrophic Lateral Sclerosis, Huntington's disease, Multiple Sclerosis) and the salivary biomarkers most commonly associated with them. Advanced biosensors enabling molecular diagnostics for the detection of salivary biomarkers are presented, in order to stimulate future research in this direction and pave the way for their clinical application.

Abstract Several chronic disorders including type 2 diabetes (T2D), obesity, heart disease and cancer are preceded by a state of chronic low-grade inflammation. Biomarkers for the early assessment of chronic disorders encompass acute phase proteins (APP), cytokines and chemokines, pro-inflammatory enzymes, lipids and oxidative stress mediators. These substances enter saliva through the blood flow and, in some cases, there is a close relation between their salivary and serum concentration. Saliva can be easily collected and stored with non-invasive and cost-saving procedures, and it is emerging the concept to use it for the detection of inflammatory biomarkers. To this purpose, the present review aims to discuss the advantages and challenges of using standard and cutting-edge techniques to discover salivary biomarkers which may be used in diagnosis/therapy of several chronic diseases with inflammatory consequences with the pursuit to possibly replace conventional paths with detectable soluble mediators in saliva. Specifically, the review describes the procedures used for saliva collection, the standard approaches for the measurement of salivary biomarkers and the novel methodological strategies such as biosensors to improve the quality of care for chronically affected patients.

Abstract Connections among brain regions allow pathological perturbations to spread from a single source region to multiple regions. Patterns of neurodegeneration in multiple diseases, including behavioral variant of frontotemporal dementia (bvFTD), resemble the large-scale functional systems, but how bvFTD-related atrophy patterns relate to structural network organization remains unknown. Here we investigate whether neurodegeneration patterns in sporadic and genetic bvFTD are conditioned by connectome architecture. Regional atrophy patterns were estimated in both genetic bvFTD (75 patients, 247 controls) and sporadic bvFTD (70 patients, 123 controls). We first identify distributed atrophy patterns in bvFTD, mainly targeting areas associated with the limbic intrinsic network and insular cytoarchitectonic class. Regional atrophy was significantly correlated with atrophy of structurally- and functionally-connected neighbors, demonstrating that network structure shapes atrophy patterns. The anterior insula was identified as the predominant group epicenter of brain atrophy using data-driven and simulation-based methods, with some secondary regions in frontal ventromedial and anteromedial temporal areas. Finally, we find that FTD-related genes, namely C9orf72 and TARDBP, confer local transcriptomic vulnerability to the disease, effectively modulating the propagation of pathology through the connectome. Collectively, our results demonstrate that atrophy patterns in sporadic and genetic bvFTD are jointly shaped by global connectome architecture and local transcriptomic vulnerability.

Abstract INTRODUCTION Although frontotemporal dementia (FTD) with right anterior temporal lobe (RATL) predominance has been recognized, a uniform description of the syndrome is still missing. This multicenter study aims to establish a cohesive clinical phenotype. METHODS Retrospective clinical data from 18 centers across 12 countries yielded 360 FTD patients with predominant RATL atrophy through initial neuroimaging assessments. RESULTS Common symptoms included mental rigidity/preoccupations (78%), disinhibition/socially inappropriate behavior (74%), naming/word‐finding difficulties (70%), memory deficits (67%), apathy (65%), loss of empathy (65%), and face‐recognition deficits (60%). Real‐life examples unveiled impairments regarding landmarks, smells, sounds, tastes, and bodily sensations (74%). Cognitive test scores indicated deficits in emotion, people, social interactions, and visual semantics however, lacked objective assessments for mental rigidity and preoccupations. DISCUSSION This study cumulates the largest RATL cohort unveiling unique RATL symptoms subdued in prior diagnostic guidelines. Our novel approach, combining real‐life examples with cognitive tests, offers clinicians a comprehensive toolkit for managing these patients. Highlights This project is the first international collaboration and largest reported cohort. Further efforts are warranted for precise nomenclature reflecting neural mechanisms. Our results will serve as a clinical guideline for early and accurate diagnoses.

Brain atrophy as measured from structural MR images, is one of the primary imaging biomarkers used to track neurodegenerative disease progression. In diseases such as frontotemporal dementia or Alzheimer's disease, atrophy can be observed in key brain structures years before any clinical symptoms are present. Atrophy is most commonly captured as volume change of key structures and the shape changes of these structures are typically not analysed despite being potentially more sensitive than summary volume statistics over the entire structure. In this paper we propose a spatiotemporal analysis pipeline based Large Diffeomorphic Deformation Metric Mapping (LDDMM) to detect shape changes from volumetric MRI scans. We applied our framework to a cohort of individuals with genetic variants of frontotemporal dementia and healthy controls from the Genetic FTD Initiative (GENFI) study. Our method, take full advantage of the LDDMM framework, and relies on the creation of a population specific average spatiotemporal trajectory of a relevant brain structure of interest, the thalamus in our case. The residuals from each patient data to the average spatiotemporal trajectory are then clustered and studied to assess when presymptomatic mutation carriers differ from healthy control subjects. We found statistical differences in shape in the anterior region of the thalamus at least five years before the mutation carrier subjects develop any clinical symptoms. This region of the thalamus has been shown to be predominantly connected to the frontal lobe, consistent with the pattern of cortical atrophy seen in the disease.

We assembled and analyzed genetic data of 47,351 multiple sclerosis (MS) subjects and 68,284 control subjects and establish a reference map of the genetic architecture of MS that includes 200 autosomal susceptibility variants outside the major histocompatibility complex (MHC), one chromosome X variant, and 32 independent associations within the extended MHC. We used an ensemble of methods to prioritize up to 551 potentially associated MS susceptibility genes, that implicate multiple innate and adaptive pathways distributed across the cellular components of the immune system. Using expression profiles from purified human microglia, we do find enrichment for MS genes in these brain-resident immune cells. Thus, while MS is most likely initially triggered by perturbation of peripheral immune responses the functional responses of microglia and other brain cells are also altered and may have a role in targeting an autoimmune process to the central nervous system.

Background: Converging evidence suggests that immune-mediated dysfunction plays an important role in the pathogenesis of frontotemporal dementia (FTD). Although genetic studies have shown that immune-associated loci are associated with increased FTD risk, a systematic investigation of genetic overlap between immune-mediated diseases and the spectrum of FTD-related disorders has not been performed. Methods and findings: Using large genome-wide association studies (GWAS) (total n = 192,886 cases and controls) and recently developed tools to quantify genetic overlap/pleiotropy, we systematically identified single nucleotide polymorphisms (SNPs) jointly associated with 'FTD-related disorders' namely FTD, corticobasal degeneration (CBD), progressive supranuclear palsy (PSP), and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) - and one or more immune-mediated diseases including Crohn's disease (CD), ulcerative colitis (UC), rheumatoid arthritis (RA), type 1 diabetes (T1D), celiac disease (CeD), and psoriasis (PSOR). We found up to 270-fold genetic enrichment between FTD and RA and comparable enrichment between FTD and UC, T1D, and CeD. In contrast, we found only modest genetic enrichment between any of the immune-mediated diseases and CBD, PSP or ALS. At a conjunction false discovery rate (FDR) < 0.05, we identified numerous FTD-immune pleiotropic SNPs within the human leukocyte antigen (HLA) region on chromosome 6. By leveraging the immune diseases, we also found novel FTD susceptibility loci within LRRK2 (Leucine Rich Repeat Kinase 2), TBKBP1 (TANK-binding kinase 1 Binding Protein 1), and PGBD5 (PiggyBac Transposable Element Derived 5). Functionally, we found that expression of FTD-immune pleiotropic genes (particularly within the HLA region) is altered in postmortem brain tissue from patients with frontotemporal dementia and is enriched in microglia compared to other central nervous system (CNS) cell types. Conclusions: We show considerable immune-mediated genetic enrichment specifically in FTD, particularly within the HLA region. Our genetic results suggest that for a subset of patients, immune dysfunction may contribute to risk for FTD. These findings have potential implications for clinical trials targeting immune dysfunction in patients with FTD.

Abstract Recent studies have suggested that cerebellar and subcortical structures are impacted early in the disease progression of genetic frontotemporal dementia (FTD) due to microtubule-associated protein tau ( MAPT ), progranulin ( GRN ) and chromosome 9 open reading frame 72 ( C9orf72 ). However, the clinical contribution of the structures involved in the cerebello-subcortical circuitry has been understudied in FTD given their potentially central role in cognition and behaviour processes. The present study aims to investigate whether there is an association between the atrophy of the cerebellar and subcortical structures, and neuropsychiatric symptoms (using the revised version of the Cambridge Behavioral Inventory, CBI-R) across genetic mutations and whether this association starts during the preclinical phase of the disease. Our study included 983 participants from the Genetic Frontotemporal dementia Initiative (GENFI) including mutation carriers (n=608) and non-carrier first-degree relatives of known symptomatic carriers (n= 375). Voxel-wise analysis of the thalamus, striatum, globus pallidus, amygdala, and the cerebellum was performed using deformation based morphometry (DBM) and partial least squares analyses (PLS) were used to link morphometry and behavioural symptoms. Our univariate results suggest that in this group of primarily presymptomatic subjects, volume loss in subcortical and cerebellar structure was primarily a function of aging, with only the C9orf72 group showing more pronounced volume loss in the thalamus compared to the non-carrier individuals. PLS analyses demonstrated that the cerebello-subcortical circuitry is related to all neuropsychiatric symptoms from the CBI-R, with significant overlap in brain/behaviour patterns, but also specificity for each genetic group. The biggest differences were in the extent of the cerebellar involvement (larger extent in C9orf72 group) and more prominent amygdalar contribution in the MAPT group. Finally, our findings demonstrated that C9orf72 and MAPT brain scores were related to estimated years before the age of symptom onset (EYO) in a second order relationship highlighting a steeper brain score decline 20 years before expected symptom onset, while GRN brain scores were related to age and not EYO. Overall, these results demonstrated the important role of the subcortical structures and especially of the cerebellum in genetic FTD symptom expression.