Amyloid-β peptide (Aβ) fibrilization and deposition as β-amyloid are hallmarks of Alzheimer's disease (AD) pathology. We recently reported Aβ is an innate immune protein that protects against fungal and bacterial infections. Fibrilization pathways mediate Aβ antimicrobial activities. Thus, infection can seed and dramatically accelerate β-amyloid deposition. Here, we show Aβ oligomers bind herpesvirus surface glycoproteins, accelerating β-amyloid deposition and leading to protective viral entrapment activity in 5XFAD mouse and 3D human neural cell culture infection models against neurotropic herpes simplex virus 1 (HSV1) and human herpesvirus 6A and B. Herpesviridae are linked to AD, but it has been unclear how viruses may induce β-amyloidosis in brain. These data support the notion that Aβ might play a protective role in CNS innate immunity, and suggest an AD etiological mechanism in which herpesviridae infection may directly promote Aβ amyloidosis.

Abstract Numerous diseases, recently reported to associate with elevated microvesicle/microparticle (MP) counts, have also long been known to be characterized by accelerated immune complex (IC) formation. The goal of this study was to investigate the potential overlap between parameters of protein complexes (eg, ICs or avidin-biotin complexes) and MPs, which might perturb detection and/or isolation of MPs. In this work, after comprehensive characterization of MPs by electron microscopy, atomic force microscopy, dynamic light-scattering analysis, and flow cytometry, for the first time, we drive attention to the fact that protein complexes, especially insoluble ICs, overlap in biophysical properties (size, light scattering, and sedimentation) with MPs. This, in turn, affects MP quantification by flow cytometry and purification by differential centrifugation, especially in diseases in which IC formation is common, including not only autoimmune diseases, but also hematologic disorders, infections, and cancer. These data may necessitate reevaluation of certain published data on patient-derived MPs and contribute to correct the clinical laboratory assessment of the presence and biologic functions of MPs in health and disease.

Abstract Adeno-associated virus (AAV) vectors have shown promising results in preclinical models, but the genomic consequences of transduction with AAV vectors encoding CRISPR-Cas nucleases is still being examined. In this study, we observe high levels of AAV integration (up to 47%) into Cas9-induced double-strand breaks (DSBs) in therapeutically relevant genes in cultured murine neurons, mouse brain, muscle and cochlea. Genome-wide AAV mapping in mouse brain shows no overall increase of AAV integration except at the CRISPR/Cas9 target site. To allow detailed characterization of integration events we engineer a miniature AAV encoding a 465 bp lambda bacteriophage DNA (AAV-λ465), enabling sequencing of the entire integrated vector genome. The integration profile of AAV-465λ in cultured cells display both full-length and fragmented AAV genomes at Cas9 on-target sites. Our data indicate that AAV integration should be recognized as a common outcome for applications that utilize AAV for genome editing.

The proteins that form the permeation pathway of mechanosensory transduction channels in inner-ear hair cells have not been definitively identified. Genetic, anatomical, and physiological evidence support a role for transmembrane channel-like protein (TMC) 1 in hair cell sensory transduction, yet the molecular function of TMC proteins remains unclear. Here, we provide biochemical evidence suggesting TMC1 assembles as a dimer, along with structural and sequence analyses suggesting similarity to dimeric TMEM16 channels. To identify the pore region of TMC1, we used cysteine mutagenesis and expressed mutant TMC1 in hair cells of Tmc1/2-null mice. Cysteine-modification reagents rapidly and irreversibly altered permeation properties of mechanosensory transduction. We propose that TMC1 is structurally similar to TMEM16 channels and includes ten transmembrane domains with four domains, S4–S7, that line the channel pore. The data provide compelling evidence that TMC1 is a pore-forming component of sensory transduction channels in auditory and vestibular hair cells.

Usher syndrome type 1F (USH1F), resulting from mutations in the protocadherin-15 (PCDH15) gene, is characterized by congenital lack of hearing and balance, and progressive blindness in the form of retinitis pigmentosa. In this study, we explore a novel approach for USH1F gene therapy, exceeding the single AAV packaging limit by employing a dual adeno-associated virus (AAV) strategy to deliver the full-length PCDH15 coding sequence. We demonstrate the efficacy of this strategy in mouse USH1F models, effectively restoring hearing and balance in these mice. Importantly, our approach also proves successful in expressing PCDH15 in clinically relevant retinal models, including human retinal organoids and non-human primate retina, showing efficient targeting of photoreceptors and proper protein expression in the calyceal processes. This research represents a major step toward advancing gene therapy for USH1F and the multiple challenges of hearing, balance, and vision impairment.

Stargardt disease is a currently untreatable, inherited neurodegenerative disease that leads to macular degeneration and blindness due to loss-of-function mutations in the ABCA4 gene. We have designed a dual adeno-associated viral vector split-intein adenine base-editing strategy to correct the most common mutation in ABCA4 (c.5882G>A, p.G1961E). We optimized ABCA4 base editing in human models, including retinal organoids, iPSC-derived retinal pigment epithelial cells (RPE), as well as adult human retinal- and RPE/choroid explants in vitro. The resulting gene therapy vectors achieved high levels of gene correction in mutation-carrying mice and in non-human primates, with an average editing of 37% of photoreceptors and 73% of RPE cells in vivo. The high editing rates in primates make way for precise and efficient gene editing in other neurodegenerative ocular diseases.