Large-scale genome-wide studies of chronic hydrocephalus have been lacking. We conducted a genome-wide association study (GWAS) in normal pressure hydrocephalus (NPH).

Cellular perturbations underlying Alzheimer's disease are primarily studied in human postmortem samples and model organisms. Here we generated a single-nucleus atlas from a rare cohort of cortical biopsies from living individuals with varying degrees of Alzheimer's disease pathology. We next performed a systematic cross-disease and cross-species integrative analysis to identify a set of cell states that are specific to early AD pathology. These changes-which we refer to as the Early Cortical Amyloid Response-were prominent in neurons, wherein we identified a transient state of hyperactivity preceding loss of excitatory neurons, which correlated with the selective loss of layer 1 inhibitory neurons. Microglia overexpressing neuroinflammatory-related processes also expanded as AD pathological burden increased. Lastly, both oligodendrocytes and pyramidal neurons upregulated genes associated with amyloid beta production and processing during this early hyperactive phase. Our integrative analysis provides an organizing framework for targeting circuit dysfunction, neuroinflammation, and amyloid production early in AD pathogenesis.

Abstract Frontotemporal dementia (FTD) is the second most common cause of dementia in patients under 65 years, characterized by diverse clinical symptoms, neuropathologies, and genetic background. Synaptic dysfunction is suggested to play a major role in FTD pathogenesis. Disturbances in the synaptic function can also be associated with the C9orf72 repeat expansion (C9-HRE), the most common genetic mutation causing FTD. C9-HRE leads to distinct pathological hallmarks, such as C9orf72 haploinsufficiency and development of toxic RNA foci and dipeptide repeat proteins (DPRs). FTD patient brains, including those carrying the C9-HRE, are also characterized by neuropathologies involving accumulation of TDP-43 and p62/SQSTM1 proteins. This study utilized induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived cortical neurons from C9-HRE-carrying or sporadic FTD patients and healthy control individuals. We report that the iPSC neurons derived from C9-HRE carriers developed typical C9-HRE-associated hallmarks, including RNA foci and DPR accumulation. All FTD neurons demonstrated increased TDP-43 nucleus-to-cytosolic shuttling and p62/SQSTM1 accumulation, and changes in nuclear size and morphology. In addition, the FTD neurons displayed reduced number and altered morphologies of dendritic spines and significantly altered synaptic function indicated by a decreased response to stimulation with GABA. These structural and functional synaptic disturbances were accompanied by upregulated gene expression in the FTD neurons related to synaptic function, including synaptic signaling, glutamatergic transmission, and pre- and postsynaptic membrane, as compared to control neurons. Pathways involved in DNA repair were significantly downregulated in FTD neurons. Only one gene, NUPR2, potentially involved in DNA damage response, was differentially expressed between the sporadic and C9-HRE-carrying FTD neurons. Our results show that the iPSC neurons from FTD patients recapitulate pathological changes of the FTD brain and strongly support the hypothesis of synaptic dysfunction as a crucial contributor to disease pathogenesis in FTD.

The bridging integrator 1 gene (BIN1) is a major genetic risk factor for Alzheimer disease (AD). In this report, we investigated how BIN1-dependent pathophysiological processes might be associated with Tau. We first generated a cohort of control and transgenic mice either overexpressing human MAPT (TgMAPT) or both human MAPT and BIN1 (TgMAPT;TgBIN1), which we followed-up from 3 to 15 months. In TgMAPT;TgBIN1 mice short-term memory deficits appeared earlier than in TgMAPT mice; however, unlike TgMAPT mice, TgMAPT;TgBIN1 mice did not exhibit any long-term or spatial memory deficits for at least 15 months. After sacrifice of the cohort at 18 months, immunohistochemistry revealed that BIN1 overexpression prevents both Tau mislocalization and somatic inclusion in the hippocampus, where an increase in BIN1-Tau interaction was also observed. We then sought mechanisms controlling the BIN1-Tau interaction. We developed a high-content screening approach to characterize modulators of the BIN1-Tau interaction in an agnostic way (1,126 compounds targeting multiple pathways), and we identified, among others, an inhibitor of Calcineurin, a Ser/Thr phosphatase. We determined that Calcineurin dephosphorylates a Cyclin-dependent kinase phosphorylation site at T348 that shifts the dynamic equilibrium of the open/closed conformation of the neuronal BIN1 isoform towards the open form. Phosphorylation of this site increases the availability of the BIN1 SH3 domain for Tau interaction, as demonstrated by nuclear magnetic resonance experiments and in primary neurons. Finally, we observed that the levels of the neuronal BIN1 isoform were decreased in AD brains, whereas phospho-BIN1(T348):BIN1 ratio was increased, suggesting a compensatory mechanism. In conclusion, our data support the idea that BIN1 modulates the AD risk through an intricate regulation of its interaction with Tau. Any increase in BIN1 expression or activity may disrupt this regulatory balance with Tau and have direct effects on learning and memory.

Background: Microglia-specific genetic variants are enriched in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer′s disease (AD), implicating a central role for alterations of the innate immune system in the disease etiology. A rare coding variant in the PLCG2 gene (rs72824905, p.P522R) selectively expressed in microglia and macrophages was recently identified and shown to reduce the risk for AD. Methods: To assess the role of this variant in the context of immune cell functions, we generated a Plcγ2-P522R knock-in (KI) mouse model using CRISPR/Cas9 gene editing. Results: Functional analyses of macrophages derived from homozygous KI mice and wild type (WT) littermates revealed that the P522R variant potentiates the primary function of Plcγ2 as a Pip2-metabolizing enzyme. This was associated with improved survival, enhanced phagocytic activity, and increased acute inflammatory response of the KI cells. Enhanced phagocytosis was also observed in mouse BV2 microglia-like cells overexpressing human PLCγ2-P522R, but not in PLCγ2-WT expressing cells. Furthermore, the brain mRNA signature together with microglia-specific PET imaging indicated microglia activation in Plcγ2-P522R KI mice. Conclusion: Thus, we have delineated cellular mechanisms of the protective Plcγ2-P522R variant, which provide further support for the emerging idea that activated microglia exert protective functions in AD.### Competing Interest Statement