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.

Abstract The aged hematopoietic system is characterized by decreased immuno-competence and by a reduced number of hematopoietic stem cells (HSCs) that actively generates new blood cell (age-related clonal hematopoiesis, ARCH). While both aspects are commonly associated with an increased risk of aging-related diseases, it is currently unknown to what extent these aspects co-occur during exceptional longevity. Here, we investigated these aspects in blood cells of an immuno-hematopoietically normal female who reached 111 years. Blood samples were collected across a 9-year period at ages 103, 110 and 111 years. We applied several genetic sequencing approaches to investigate clonality in peripheral blood samples and sorted cell subsets. Immuno-competence was characterized using flow cytometry, T-cell receptor excision circle (TREC) assays, and in vitro proliferation assays. We identified a single DNMT3A -mutated HSC clone with a complex subclonal architecture and observed ongoing subclonal dynamics within the 9-year timeframe of our sampling. The mutated HSC generated 78-87% myeloid cells, 6-7% of the B-cells, 6% of CD8 + T-cells, and notably 22% of the CD4 + T-cells. Intriguingly, we found that T-cells were capable of robust proliferation when challenged in vitro . Moreover, we observed a surprisingly high TREC content, indicative of recent generation of naive T-cells. Concluding, we observed long-term stability of extreme ARCH with ongoing clonal dynamics combined with functional T-cell immunity. Our results indicate that extreme ARCH does not compromise immuno-competence and that a clonally expanded CD4+ T-cell subset may serve as a potential hallmark of the supercentenarian immune system. Key points Longitudinal blood sampling from a female aged 103-111 revealed a dynamic clonal hematopoiesis contributing to myeloid and lymphoid subsets Despite the highly advanced age and extreme clonal hematopoiesis we observed functional T-cell immunity

Tandem repeats (TR) play important roles in genomic variation and disease risk in humans. Long-read sequencing allows for the characterisation of TRs, however, the underlying bioinformatics perspective remains challenging. We evaluated potential biases when genotyping >864k TRs using diverse Oxford Nanopore Technology (ONT) and PacBio long-read sequencing technologies. We showed that, in rare cases, long-read sequencing suffers from coverage drops in TRs, such as the disease-associated TRs in ABCA7 and RFC1 genes. Such coverage drops can lead to TR mis-genotyping, hampering accurate assessments of TR alleles and highlighting the need for bioinformatic tools to characterise TRs across different technologies and data-types. For this reason, we have developed otter and TREAT: otter is a fast targeted local assembler, cross-compatible across different sequencing platforms. It is integrated in TREAT, an end-to-end workflow for TR characterisation, visualisation and analysis across multiple genomes. Together, these tools enabled accurate characterisation of >864k TRs in long-read sequencing data from ONT and PacBio technologies, with error rates ranging 0.6-1.1% and with limited computational resources. This performance extends across diverse genomes: applied to clinically relevant TRs, TREAT significantly detected diseased individuals with extreme expansions (p=4.3x10-7 and p=1.4x10-5, TR expansions in RFC1 gene). Importantly, in a case-control setting, we significantly replicated previously reported TRs-associations with Alzheimer's Disease, including those near or within APOC1 (p=2.63x10-9), SPI1 (p=6.5x10-3) and ABCA7 (p=0.04) genes. Our tools overcome common limitations regarding cross-sequencing platform compatibility and allow end-to-end analysis and comparisons of tandem repeats in human genomes, with broad applications in research and clinical fields.

BACKGROUND: Although the prevalence of dementia increases exponentially with age, some individuals reach >100 years with fully retained cognitive abilities. To identify the characteristics associated with the escape or delay of cognitive decline, we initiated the 100-plus Study (www.100plus.nl). METHODS: The 100-plus Study is an on-going prospective cohort study of Dutch centenarians who self-reported to be cognitively healthy, and family members. We collect demographics, life-history, medical history, genealogy, neuropsychological data and blood samples. Centenarians are followed annually until death. PET-MRI scans and feces donation is optional. Almost 30% of the centenarians agreed to post-mortem brain donation. RESULTS: The first 300 centenarians (25% males) included in the cohort came from higher socio-economic classes and had higher levels of education compared to their birth-cohort; alcohol consumption of centenarians was similar, and most males smoked during their lifetime. At baseline, the centenarians had a median MMSE score of 25 points (IQR: 22.0-27.5); the large majority lived independently, retained hearing and vision abilities and was independently mobile. Mortality was associated with cognitive functioning: centenarians with a baseline MMSE score ≥26 and <26 points had a mortality-rate of respectively 0.19 and 0.54 in the second year after baseline (p=0.003). The cohort was 2.1-fold enriched with the neuroprotective APOE-ε2 allele relative to 60-80 year-old population controls (p=4.8x10-7), APOE-ε3 was unchanged and APOE-ε4 was 2.3-fold depleted (p=6.3x10-7). CONCLUSIONS: The 100-plus Study cohort represents cognitively healthy centenarians. Comprehensive characterization of this cohort might reveal protective factors that explain the pathophysiology of long-term preserved cognitive health.

The detection of genetic loci associated with Alzheimer's disease (AD) requires large numbers of cases and controls because variant effect-sizes are mostly small. We hypothesized that variant effect-sizes should increase when individuals who represent the extreme ends of a disease spectrum are considered, as their genomes are assumed to be maximally enriched or depleted with disease-associated genetic variants. We used 1,073 extensively phenotyped AD cases with relatively young age at onset as extreme cases (66.3±7.9 years), 1,664 age-matched controls (66.0±6.5 years) and 255 cognitively healthy centenarians as extreme controls (101.4±1.3 years). We estimated the effect-size of 29 variants that were previously associated with AD in genome-wide association studies. Comparing extreme AD-cases with centenarian-controls increased the variant effect-size relative to published effect-sizes by on average 1.90-fold (SE=0.29, p=9.0x10-4). The effect-size increase was largest for the rare high-impact TREM2 (R74H) variant (6.5-fold), and significant for variants in/near ECHDC3 (4.6-fold), SLC24A4-RIN3 (4.5-fold), NME8 (3.8-fold), PLCG2 (3.3-fold), APOE-ε2 (2.2-fold) and APOE-ε4 (2.0-fold). Comparing extreme phenotypes enabled us to replicate the AD association for 10 variants (p<0.05) in relatively small samples. The increase in effect-sizes depended mainly on using centenarians as extreme controls: the average variant effect-size was not increased in a comparison of extreme AD cases and age-matched controls (0.94-fold, p=6.8x10-1), suggesting that on average the tested genetic variants did not explain the extremity of the AD-cases. Concluding, using centenarians as extreme controls in AD case-controls studies boosts the variant effect-size by on average two-fold, allowing the replication of disease-association in relatively small samples.

With aging, the incidence of neuropathological hallmarks of neurodegenerative diseases increases in the brains of cognitively healthy individuals. It is currently unclear to what extent these hallmarks associate with symptoms of disease at extreme ages. Forty centenarians from the 100-plus Study cohort agreed to post-mortem brain donation. Centenarians self-reported to be cognitive healthy at baseline, which was confirmed by a proxy. Objective ante-mortem measurements of cognitive performance were associated with the prevalence, distribution and quantity of age- and AD-related neuropathological hallmarks. Despite self-reported cognitive health, objective neuropsychological testing suggested varying levels of ante-mortem cognitive functioning. Post-mortem, we found that most neuropathological hallmarks related to age and neurodegenerative diseases such as Aβ and Tau pathology, as well as atherosclerosis, were abundantly present in most or all centenarians, whereas Lewy body and pTDP-43 pathology were scarce. We observed that increased pathology loads correlated across pathology subtypes, and an overall trend of higher pathology loads to associate with a lower cognitive test performance. This trend was carried especially by the presence of neurofibrillary tangles (NFTs) and granulovacuolar degeneration (GVD) and to a lesser extent by Aβ-associated pathologies. Cerebral Amyloid Angiopathy (CAA) specifically associated with lower executive functioning in the centenarians. In conclusion, we find that while the centenarians in this cohort escaped or delayed cognitive impairment until extreme ages, their brains reveal varying levels of disease-associated neuropathological hallmarks, some of which associate with cognitive performance.

Background: The population who reaches the extreme age of 100 years is growing. At this age, dementia incidence is high and cognitive functioning is variable and influenced by sensory impairments. Appropriate cognitive testing requires normative data generated specifically for this group. Currently, these are lacking. We set out to generate norms for neuropsychological tests in cognitively healthy centenarians while taking sensory impairments into account. Methods: We included 235 centenarians (71.5% female) from the 100-plus Study, who self-reported to be cognitively healthy, which was confirmed by an informant and a trained researcher. Normative data were generated for 15 tests that evaluate global cognition, pre-morbid intelligence, attention, language, memory, executive and visuo-spatial functions by multiple linear regressions and/or percentiles. Centenarians with vision and/or hearing impairments were excluded for tests that required these faculties. Results: Subjects scored on average 25.6 (SD=3.1) (range 17-30, interquartile-range 24-28) points on the MMSE. Vision problems and fatigue often complicated the ability to complete tests, and these problems explained 41% and 22% of the missing test scores respectively, whereas hearing problems (4%) and task incomprehension (6%) only rarely did. Sex and age showed a limited association with test performance, whereas educational level was associated with performance on the majority of the tests. Conclusions: Normative data for the centenarian population is provided, while taking age-related sensory impairments into consideration. Results indicate that, next to vision impairments, fatigue and education level should be taken into account when assessing cognitive functioning in centenarians.

Genetic association studies are frequently used to study the genetic basis of numerous human phenotypes. However, the rapid interrogation of how well a certain genomic region associates across traits as well as the interpretation of genetic associations is often complex and requires the integration of multiple sources of annotation, which involves advanced bioinformatic skills. We developed snpXplorer , an easy-to-use web-server application for exploring Single Nucleotide Polymorphisms (SNP) association statistics and to functionally annotate sets of SNPs. snpXplorer can superimpose association statistics from multiple studies, and displays regional information including SNP associations, structural variations, recombination rates, eQTL, linkage disequilibrium patterns, genes and gene-expressions per tissue. By overlaying multiple GWAS studies, snpXplorer can be used to compare levels of association across different traits, which may help the interpretation of variant consequences. Given a list of SNPs, snpXplorer can also be used to perform variant-to-gene mapping and gene-set enrichment analysis to identify molecular pathways that are overrepresented in the list of input SNPs. snpXplorer is freely available at https://snpxplorer.net. Source code, documentation, example files and tutorial videos are available within the Help section of snpXplorer and at https://github.com/TesiNicco/snpXplorer.

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.