ABSTRACT The few established causal genes in Alzheimer’s disease (AD), mutations in APP and PSENs, have been functionally characterized using biomarkers, capturing an in vivo profile reflecting the disease’s initial preclinical phase. SORL1 , a gene encoding the endosome recycling receptor SORLA, epidemiologically behaves as a causal gene when truncating mutations lead to partial loss of protein function. Here, in an effort to test whether SORL1 can indeed function as an AD causal gene, we used CRISPR-Cas9-based gene editing to develop a novel model of SORL1 haploinsufficiency in Göttingen Minipigs taking advantage of porcine models for biomarker investigations. SORL1 haploinsufficiency in young minipigs was found to phenocopy the preclinical in vivo profile of AD observed with other causal genes, resulting in spinal fluid abnormalities in Aβ and tau, with no evident neurodegeneration or amyloid plaque formation. These studies provide functional support that SORL1 is a bona fide causal gene in AD, and when taken together with recent insight on other AD-causal genes, support the idea that dysfunctional endosomal recycling is a dominant pathogenic pathway in the disease.

ABSTRACT SORL1 encodes the retromer-associated receptor SORLA that functions in endosomal recycling. Rare variants in SORL1 have been associated with Alzheimer’s disease (AD) and rare pathogenic variants are estimated to occur in up to 2.75% of early onset AD patients and in 1.5% of unrelated late onset AD patients. While truncation mutations are observed almost exclusively in AD patients, it is currently unknown which among the hundreds of rare missense variants identified in SORL1 , are pathogenic. Here we address this question by relying on SORLA’s distinct molecular architecture. First, we completed a structure-guided sequence alignment for all the protein domains. Next, we identified proteins that contain domains homologous to those of SORLA, which include pathogenic variants for monogenic diseases. We identified the analogous domain positions of these variants in the SORLA protein sequence and showed that variants in these positions similarly impair SORL1 , and lead to AD. Together, our findings represent a comprehensive compendium on SORLA protein variation and functional effects, which allowed us to prioritize SORL1 genetic variants into high or moderate priority mutations. We envision that this compendium will be used by clinical geneticists for assessing variants they identify in patients, allowing further development of diagnostic procedures and patient counseling strategies. Utimately, this compendium will inform investigations into the molecular mechanisms of endosomal recycling which will support the development of therapeutic treatment strategies for SORL1 variant-carrying patients.