Abstract The FOUNdational Data INitiative for Parkinson’s Disease (FOUNDIN-PD) is an international collaboration producing fundamental resources for Parkinson’s disease (PD). FOUNDIN-PD generated a multi-layered molecular dataset in a cohort of induced pluripotent stem cell (iPSC) lines differentiated to dopaminergic (DA) neurons, a major affected cell type in PD. The lines were derived from the Parkinson’s Progression Markers Initiative study including participants with PD carrying monogenic PD ( SNCA ) variants, variants with intermediate effects and variants identified by genome-wide association studies and unaffected individuals. We generated genetic, epigenetic, regulatory, transcriptomic, and longitudinal cellular imaging data from iPSC-derived DA neurons to understand molecular relationships between disease associated genetic variation and proximate molecular events. These data reveal that iPSC-derived DA neurons provide a valuable cellular context and foundational atlas for modelling PD genetic risk. We have integrated these data into a FOUNDIN-PD data browser ( https://www.foundinpd.org ) as a resource for understanding the molecular pathogenesis of PD.

Abstract The emergence of technologies that can support high-throughput profiling of single cell transcriptomes offers to revolutionize the study of brain tissue from persons with and without Alzheimer’s disease (AD). Integration of these data with additional complementary multiomics data such as genetics, proteomics and clinical data provides powerful opportunities to link observed cell subpopulations and molecular network features within a broader disease-relevant context. We report here single nucleus RNA sequencing (snRNA-seq) profiles generated from superior frontal gyrus cortical tissue samples from 101 exceptionally well characterized, aged subjects from the Banner Brain and Body Donation Program in combination with whole genome sequences. We report findings that link common AD risk variants with CR1 expression in oligodendrocytes as well as alterations in peripheral hematological lab parameters, with these observations replicated in an independent, prospective cohort study of ageing and dementia. We also observed an AD-associated CD83(+) microglial subtype with unique molecular networks that encompass many known regulators of AD-relevant microglial biology, and which are associated with immunoglobulin IgG4 production in the transverse colon. These findings illustrate the power of multi-tissue molecular profiling to contextualize snRNA-seq brain transcriptomics and reveal novel disease biology. The transcriptomic, genetic, phenotypic, and network data resources described within this study are available for access and utilization by the scientific community.

ABSTRACT Acute exercise elicits dynamic transcriptional changes that, when repeated, form the fundamental basis of adaptations in health, resilience, and performance. While moderate-intensity endurance training combined with conventional resistance training (traditional, TRAD) is often prescribed and recommended by public health guidance, high-intensity training combining maximal-effort intervals with intensive, limited-rest resistance training is a time-efficient alternative that may be used tactically (HITT) to seek whole body health benefits. Mechanisms of action of these distinct doses are incompletely characterized and have not been directly compared. We assessed transcriptome-wide responses in skeletal muscle and circulating extracellular vesicles (EVs) to a single exercise bout in young adults randomized to TRAD (n=21, 12M/9F, 22±3y) or HITT (n=19, 11M/8F, 22±2y). Next-generation sequencing captured small, long, and circular RNA in muscle and EVs. Analysis identified differentially expressed transcripts (|log 2 FC|>1, FDR≤0.05) immediately (h0, EVs only), h3, and h24 post-exercise within and between exercise doses. Additionally, all apparently responsive transcripts (FDR<0.2) underwent singular value decomposition to summarize data structures into latent variables (LVs) to deconvolve molecular expression circuits and inter-regulatory relationships. LVs were compared across time and exercise dose. TRAD generally elicited a stronger, more consistent transcriptional response than HITT, but considerable overlap and key differences existed. Findings reveal shared and unique molecular responses to divergent exercise stimuli and lay groundwork toward establishing relationships between protein-coding genes and lesser-understood transcripts that serve regulatory roles in response to exercise. Future work should advance the understanding of these circuits and whether they repeat in other populations or following other types of exercise/stress. NEW AND NOTEWORTHY We examined small and long transcriptomics in skeletal muscle and serum-derived extracellular vesicles before and after a single exposure to traditional combined exercise (TRAD) and high-intensity tactical training (HITT). Across 40 young adults, we found more consistent protein-coding gene responses to TRAD, whereas HITT elicited differential expression of microRNA enriched in brain regions. Follow-up analysis revealed relationships and temporal dynamics across transcript networks, highlighting potential avenues for research into mechanisms of exercise response and adaptation.

Abstract Cerebrospinal fluid (CSF) matrix biomarkers have become increasingly valuable surrogate markers of neuropsychiatric diseases in research and clinical practice. In contrast, CSF cells have been rarely investigated due to their relative scarcity and fragility, and lack of common collection and cryopreservation protocols, with limited exceptions for neurooncology and primary immune-based diseases like multiple sclerosis. the advent of a microfluidics-based multi-omics approaches to studying individual cells has allowed for the study of cellular phenotyping, intracellular dynamics, and intercellular relationships that provide multidimensionality unable to be obtained through acellular fluid-phase analyses. challenges to cell-based research include site-to-site differences in handling, storage, and thawing methods, which can lead to inaccuracy and inter-assay variability. In the present study, we performed single-cell RNA sequencing (10x Genomics) on fresh or previously cryopreserved human CSF samples from three alternative cryopreservation methods: Fetal Bovine Serum with Dimethyl sulfoxide (FBS/DMSO), FBS/DMSO after a DNase step (a step often included in epigenetic studies), and cryopreservation using commercially available Recovery© media. In comparing relative differences between fresh and cryopreserved samples, we found little effect of the cryopreservation method on being able to resolve donor-linked cell type proportions, markers of cellular stress, and overall gene expression at the single-cell level, whereas donor-specific differences were readily discernable. We further demonstrate the compatibility of fresh and cryopreserved CSF immune cell sequencing using biologically relevant sexually dimorphic gene expression differences by donor. Our findings support the utility and interchangeability of FBS/DMSO and Recovery cryopreservation with fresh sample analysis, providing a methodological grounding that will enable researchers to further expand our understanding of the CSF immune cell contributions to neurological and psychiatric disease.

e20079 Background: An established mechanism contributing to immune checkpoint inhibitor (ICI) therapy failure is tumor evasion of T-cell responses via downregulation of human leukocyte antigen (HLA). Conversely, the effector function of Natural Killer (NK) cells is enhanced in the absence of HLA expression, making NK-based cellular therapies an attractive option for ICI resistant tumors. NK-derived extracellular vesicles (NKEVs) have the potential to become a personalized adoptive cellular therapeutic that may overcome challenges associated with traditional NK cell-based therapies failing to deliver adequate numbers of cells to the tumor. We sought to investigate the preclinical efficacy of an approach using selective isolation of NK cells and harvesting of NKEVs in NSCLC. Methods: From 10 NSCLC patients, tumor tissue was collected, and blood mononuclear cells (PBMCs) were retrieved pre- and -post surgery. Single-cell RNAseq (scRNAseq) was used to examine the cellular landscape in PBMCs and tumor tissue. NK cells were isolated from PBMCs, expanded in vitro, and NK-derived EVs (NKEV) were collected and the EV RNA and protein cargo was characterized using proteomics and transcriptomics. The functional capabilities of patient derived NKEVs were assayed with patient derived organoids. Results: scRNAseq highlighted significant cellular heterogeneity, particularly in the cancer cell population. Within the tumor, infiltrating immune cells were lymphoid and myeloid in origin. Over 200,000 PBMCs were analyzed with scRNAseq, revealing differences associated with cancer subtype, tumor mutation burden and experimental time point. Exposure to patient NKEV treatment resulted in a 40-45% decrease in organoid viability, significantly lowering the cisplatin dose required to elicit a cytotoxic response. NKEVs derived from healthy controls were less efficient. In Nivolumab-treated PBMC organoid co-culture experiments, NKEV addition increased the proportion of infiltrating CD8+ T cells and CD56+ NK cells compared to PD-1 inhibitors alone, particularly from the pre-tumor resection PBMCs. Conclusions: This work demonstrated that NKEVs can be successfully harvested from patient derived, expanded NK cells, and highlighted their anti-tumor properties in combination with standard-of-care therapies. Additional in-depth immune analysis will be presented. [Table: see text]

ABSTRACT Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and fronto-temporal dementia (FTD) comprise a spectrum of neurodegenerative diseases linked to TDP-43 proteinopathy, which at the cellular level, is characterized by loss of nuclear TDP-43 and accumulation of cytoplasmic TDP-43 puncta that ultimately cause RNA processing defects including dysregulation of splicing, mRNA transport and translation. Complementing our previous models of ALS, here we report a novel model of FTD based on overexpression of TDP-43 in the Drosophila mushroom body (MB) circuit. This model recapitulates several aspects of FTD pathology including age-dependent neuronal loss, and nuclear depletion and cytoplasmic accumulation of TDP-43, accompanied by behavioral deficits in working memory and sleep that occur before axonal degeneration ensues. RNA immunoprecipitations identify several candidate mRNA targets of TDP-43 in MBs, some of which are unique to the MB circuit while others are shared with motor neurons. Among the latter is the glypican Dally-like-protein (Dlp), a modulator of Wg/Wnt signaling. Using genetic interactions we show that overexpression of Dlp in MBs mitigates TDP-43 dependent working memory deficits. These results highlight the utility of modelling TDP-43 proteinopathy in Drosophila and provide a novel platform for studying the molecular mechanisms underlying FTD, and potentially uncovering shared and circuit specific vulnerabilities in ALS/FTD.