Astroglia from the postnatal cerebral cortex can be reprogrammed in vitro to generate neurons following forced expression of neurogenic transcription factors, thus opening new avenues towards a potential use of endogenous astroglia for brain repair. However, in previous attempts astroglia-derived neurons failed to establish functional synapses, a severe limitation towards functional neurogenesis. It remained therefore also unknown whether neurons derived from reprogrammed astroglia could be directed towards distinct neuronal subtype identities by selective expression of distinct neurogenic fate determinants. Here we show that strong and persistent expression of neurogenic fate determinants driven by silencing-resistant retroviral vectors instructs astroglia from the postnatal cortex in vitro to mature into fully functional, synapse-forming neurons. Importantly, the neurotransmitter fate choice of astroglia-derived neurons can be controlled by selective expression of distinct neurogenic transcription factors: forced expression of the dorsal telencephalic fate determinant neurogenin-2 (Neurog2) directs cortical astroglia to generate synapse-forming glutamatergic neurons; in contrast, the ventral telencephalic fate determinant Dlx2 induces a GABAergic identity, although the overall efficiency of Dlx2-mediated neuronal reprogramming is much lower compared to Neurog2, suggesting that cortical astroglia possess a higher competence to respond to the dorsal telencephalic fate determinant. Interestingly, however, reprogramming of astroglia towards the generation of GABAergic neurons was greatly facilitated when the astroglial cells were first expanded as neurosphere cells prior to transduction with Dlx2. Importantly, this approach of expansion under neurosphere conditions and subsequent reprogramming with distinct neurogenic transcription factors can also be extended to reactive astroglia isolated from the adult injured cerebral cortex, allowing for the selective generation of glutamatergic or GABAergic neurons. These data provide evidence that cortical astroglia can undergo a conversion across cell lineages by forced expression of a single neurogenic transcription factor, stably generating fully differentiated neurons. Moreover, neuronal reprogramming of astroglia is not restricted to postnatal stages but can also be achieved from terminally differentiated astroglia of the adult cerebral cortex following injury-induced reactivation.

As a result of brain injury, astrocytes become activated and start to proliferate in the vicinity of the injury site. Recently, we had demonstrated that these reactive astrocytes, or glia, can form self-renewing and multipotent neurospheres in vitro. In the present study, we demonstrate that it is only invasive injury, such as stab wounding or cerebral ischemia, and not noninvasive injury conditions, such as chronic amyloidosis or induced neuronal death, that can elicit this increase in plasticity. Furthermore, we find that Sonic hedgehog (SHH) is the signal that acts directly on the astrocytes and is necessary and sufficient to elicit the stem cell response both in vitro and in vivo. These findings provide a molecular basis for how cells with neural stem cell lineage emerge at sites of brain injury and imply that the high levels of SHH known to enter the brain from extraneural sources after invasive injury can trigger this response.

The risk of early recurrent events after stroke remains high despite currently established secondary prevention strategies1. Risk is particularly high in patients with atherosclerosis, with more than 10% of patients experiencing early recurrent events1,2. However, despite the enormous medical burden of this clinical phenomenon, the underlying mechanisms leading to increased vascular risk and recurrent stroke are largely unknown. Here, using a novel mouse model of stroke-induced recurrent ischaemia, we show that stroke leads to activation of the AIM2 inflammasome in vulnerable atherosclerotic plaques via an increase of circulating cell-free DNA. Enhanced plaque inflammation post-stroke results in plaque destabilization and atherothrombosis, finally leading to arterioarterial embolism and recurrent stroke within days after the index stroke. We confirm key steps of plaque destabilization also after experimental myocardial infarction and in carotid artery plaque samples from patients with acute stroke. Rapid neutrophil NETosis was identified as the main source of cell-free DNA after stroke and NET–DNA as the causative agent leading to AIM2 inflammasome activation. Neutralization of cell-free DNA by DNase treatment or inhibition of inflammasome activation reduced the rate of stroke recurrence after experimental stroke. Our findings present an explanation for the high recurrence rate after incident ischaemic events in patients with atherosclerosis. The detailed mechanisms uncovered here provide clinically uncharted therapeutic targets for which we show high efficacy to prevent recurrent events. Targeting DNA-mediated inflammasome activation after remote tissue injury represents a promising avenue for further clinical development in the prevention of early recurrent events. This study describes sensing of circulating cell-free DNA after stroke as the mechanism leading to recurrent ischemic events.

Abstract Thrombotic diseases remain the major cause of death and disability worldwide with insufficient preventive and therapeutic strategies available. In the last decades a prominent inflammatory component has been identified as a key driver in the initiation and propagation of thrombosis – named thromboinflammation. However, a comprehensive investigation of the human immune system in thromboinflammation, beyond histological quantification, is lacking, which is essential for the development of novel therapeutic approaches. We therefore mapped the trajectories, functional states, and intercommunication of immune cells in stroke thrombi, retrieved by thrombectomy, at single-cell resolution. We reveal distinct leukocyte subpopulations with prothrombotic and, surprisingly, prominent fibrinolytic properties characterized by aberrant activation of intracellular host defense as well as hypoxia induced pathways. A prominent thrombolytic PLAU high , PLAUR high , THBD high thrombus neutrophil subset, also expressing high levels of pro-recanalizing VEGFA and VEGFB, dominated the thrombus neutrophil environment. On the other hand CD16 high NR4A1 high non-classical monocytes with strong CXCL8, CXCL2, CXCL1 and CXCL16 mediated neutrophil- attracting and PLAU, PLAUR, THBD and TFPI mediated thrombolytic properties defined the thrombus monocyte environment. These thrombus monocyte subsets were characterized by high expression of TIMP1 and TREM1. These novel innate immune- cell subsets provide insights into the thrombogenic and pro-resolving properties of innate immune-cells. To provide mechanistic insight into these multi-omic findings, we utilized reverse translation approaches. In vitro as well as murine in vivo thrombosis models underlined the causal relevance of these immune-cell axes for thrombolysis: NR4A1 high thrombus monocytes acquired a neutrophil-chemoattractive transcriptomic phenotype, neutrophils continuously infiltrated established murine thrombi in vivo and acquired a HIF1α-mediated thrombolytic phenotype in vitro . A depletion of NR4A1 high thrombus monocytes reduced thrombus neutrophil influx and exacerbated thrombosis in vivo . Together, this unravels cross-communicating monocyte and neutrophil subsets with thrombus-resolving properties and provide a publicly accessible immune-landscape of thrombosis. This provides a valuable resource for future research on thrombo- inflammation and might pave the way for novel immune-modulatory approaches for prevention or resolution of thrombosis.

Importance Randomized clinical trials have demonstrated the efficacy and safety of endovascular thrombectomy for acute ischemic stroke with large infarct. Patients older than 80 years with large infarct are commonly encountered in clinical practice but underrepresented in randomized clinical trials. Objective To provide an age-based analysis of functional outcomes in endovascular thrombectomy for acute ischemic strokes with large infarct. Design, Setting, and Participants This retrospective multicenter cohort study included patients from the German Stroke Registry who received endovascular thrombectomy for acute ischemic stroke with large infarct at 1 of 25 German stroke centers between May 2015 and December 2021. Patients with acute ischemic stroke due to anterior circulation large vessel occlusion and large infarct were included. Large infarct was defined as an Alberta Stroke Program Early Computed Tomography Score of 0 to 5. Patients were subdivided by age to evaluate its association with functional outcomes. Exposure Age. Main Outcomes and Measures Primary outcomes were independent ambulation (90-day modified Rankin Scale score of 0-3) and mortality (90-day modified Rankin Scale score of 6). Results A total of 408 patients with large infarct were included (217 women [53.2%]; median [IQR] age, 75 [64-83] years). The rate of independent ambulation decreased from 56.4% in patients aged 60 years and younger (44 of 78 patients) to 15.1% in patients older than 80 years (19 of 126 patients) ( P < .001), while mortality increased from 15.4% (12 patients) to 64.3% (81 patients) ( P < .001). Being older than 80 years was associated with lower rates of independent ambulation (adjusted odds ratio [aOR], 0.44; 95% CI, 0.23-0.82; P = .01) and higher mortality (aOR, 2.75; 95% CI, 1.61-4.72; P < .001). A final modified Thrombolysis in Cerebral Infarction grade of 2b or 3 was associated with higher rates of independent ambulation (aOR, 4.95; 95% CI, 2.14-11.43; P < .001), independent of age and without significant interaction (aOR, 0.69; 95% CI, 0.35-1.34; P = .27). Conclusions and Relevance In this cohort study of patients with acute ischemic stroke and large infarct, age was associated with functional outcomes. Patients older than 80 years had poor prognosis with high mortality but with sizeable differences depending on additional baseline and treatment characteristics. While it does not seem justified to apply a fixed upper age limit for endovascular thrombectomy, these results could assist clinicians in making informed treatment decisions in older patients with large ischemic stroke.

The evolution of infarcts varies widely among patients with acute ischemic stroke (IS) and influences treatment decisions. Neuroimaging is not applicable for frequent monitoring and there is no blood-based biomarker to track ongoing brain injury in acute IS. Here, we examined the utility of plasma brain-derived tau (BD-tau) as a biomarker for brain injury in acute IS. We conducted the prospective, observational Precision Medicine in Stroke [PROMISE] study with serial blood sampling upon hospital admission and at days 2, 3, and 7 in patients with acute ischemic stroke (IS) and for comparison, in patients with stroke mimics (SM). We determined the temporal course of plasma BD-tau, its relation to infarct size and admission imaging-based metrics of brain injury, and its value to predict functional outcome. Upon admission (median time-from-onset, 4.4h), BD-tau levels in IS patients correlated with ASPECTS (ρ=-0.21, P<.0001) and were predictive of final infarct volume (ρ=0.26, P<.0001). In contrast to SM patients, BD-tau levels in IS patients increased from admission (median, 2.9 pg/ml [IQR, 1.8-4.8]) to day 2 (median time-from-onset, 22.7h; median BD-tau, 5.0 pg/ml [IQR, 2.6-10.3]; P<.0001). The rate of change of BD-tau from admission to day 2 was significantly associated with collateral supply (R2=0.10, P<.0001) and infarct progression (ρ=0.58, P<.0001). At day 2, BD-tau was predictive of final infarct volume (ρ=0.59, P<.0001) and showed superior value for predicting the 90-day mRS score compared with final infarct volume. In conclusion, in 502 patients with acute IS, plasma BD-tau was associated with imaging-based metrics of brain injury upon admission, increased within the first 24 hours in correlation with infarct progression, and at 24 hours was superior to final infarct volume in predicting 90-day functional outcome. Further research is needed to determine whether BD-tau assessments can inform decision-making in stroke care.

Abstract Background Endovascular treatment (ET) options for acute stroke due to distal middle cerebral artery occlusions are rapidly evolving, but data on outcome and safety are sparse. We therefore performed an analysis of patients undergoing ET for primary M3 occlusions in routine clinical practice in a nationwide registry. Methods Patients enrolled between 01/20 and 12/21 in the prospective, multicenter German Stroke Registry-Endovascular Treatment (GSR-ET) were screened for mechanical thrombectomy performed for primary M3 occlusion. We analyzed neurological deficit as measured by the National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS), symptomatic intracranial hemorrhage (sICH), thrombectomy technique, successful reperfusion (modified Thrombolysis in Cerebral Infarction [mTICI] score of 2b-3) and functional outcome as measured by the modified Rankin Scale (mRS) at discharge and 90 days. Results Out of 5574 patients, 11 patients (0.2%, median age 80 years, 54.5% female) underwent ET for primary M3 occlusion. All patients had pre-admission mRS ≤ 1, median NIHSS on admission was 8, and successful reperfusion was achieved in 6/11 patients (54.5%). While no vasospasm, dissection or perforation was reported, symptomatic intracranial hemorrhage occurred in 2 patients (18.2%). Favorable outcome (mRS ≤ 2) was achieved in 6/11 patients (54.5%) at 90-day follow-up. Conclusions ET for primary M3 occlusions is rarely performed. While technically feasible, the procedure’s potential benefits must be carefully weighed against its associated risks, including clinically relevant complications. Caution and further research is needed to optimize patient selection for this intervention. Trial Registration GSR-ET; ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03356392; Trial Registration Date: 11/29/2017.