Investigators have long suspected that pathogenic microbes might contribute to the onset and progression of Alzheimer's disease (AD) although definitive evidence has not been presented. Whether such findings represent a causal contribution, or reflect opportunistic passengers of neurodegeneration, is also difficult to resolve. We constructed multiscale networks of the late-onset AD-associated virome, integrating genomic, transcriptomic, proteomic, and histopathological data across four brain regions from human post-mortem tissue. We observed increased human herpesvirus 6A (HHV-6A) and human herpesvirus 7 (HHV-7) from subjects with AD compared with controls. These results were replicated in two additional, independent and geographically dispersed cohorts. We observed regulatory relationships linking viral abundance and modulators of APP metabolism, including induction of APBB2, APPBP2, BIN1, BACE1, CLU, PICALM, and PSEN1 by HHV-6A. This study elucidates networks linking molecular, clinical, and neuropathological features with viral activity and is consistent with viral activity constituting a general feature of AD.

Alzheimer's disease (AD) is associated with regional reductions in fluorodeoxyglucose positron emission tomography (FDG PET) measurements of the cerebral metabolic rate for glucose, which may begin long before the onset of histopathological or clinical features, especially in carriers of a common AD susceptibility gene. Molecular evaluation of cells from metabolically affected brain regions could provide new information about the pathogenesis of AD and new targets at which to aim disease-slowing and prevention therapies. Data from a genome-wide transcriptomic study were used to compare the expression of 80 metabolically relevant nuclear genes from laser-capture microdissected non-tangle-bearing neurons from autopsy brains of AD cases and normal controls in posterior cingulate cortex, which is metabolically affected in the earliest stages; other brain regions metabolically affected in PET studies of AD or normal aging; and visual cortex, which is relatively spared. Compared with controls, AD cases had significantly lower expression of 70% of the nuclear genes encoding subunits of the mitochondrial electron transport chain in posterior cingulate cortex, 65% of those in the middle temporal gyrus, 61% of those in hippocampal CA1, 23% of those in entorhinal cortex, 16% of those in visual cortex, and 5% of those in the superior frontal gyrus. Western blots confirmed underexpression of those complex I–V subunits assessed at the protein level. Cerebral metabolic rate for glucose abnormalities in FDG PET studies of AD may be associated with reduced neuronal expression of nuclear genes encoding subunits of the mitochondrial electron transport chain.

The apolipoprotein E (APOE) ɛ4 allele is the best established genetic risk factor for late-onset Alzheimer's disease (LOAD). We conducted genome-wide surveys of 502,627 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) to characterize and confirm other LOAD susceptibility genes. In ɛ4 carriers from neuropathologically verified discovery, neuropathologically verified replication, and clinically characterized replication cohorts of 1411 cases and controls, LOAD was associated with six SNPs from the GRB-associated binding protein 2 (GAB2) gene and a common haplotype encompassing the entire GAB2 gene. SNP rs2373115 (p = 9 × 10−11) was associated with an odds ratio of 4.06 (confidence interval 2.81–14.69), which interacts with APOE ɛ4 to further modify risk. GAB2 was overexpressed in pathologically vulnerable neurons; the Gab2 protein was detected in neurons, tangle-bearing neurons, and dystrophic neuritis; and interference with GAB2 gene expression increased tau phosphorylation. Our findings suggest that GAB2 modifies LOAD risk in APOE ɛ4 carriers and influences Alzheimer's neuropathology.

Advanced cholangiocarcinoma continues to harbor a difficult prognosis and therapeutic options have been limited. During the course of a clinical trial of whole genomic sequencing seeking druggable targets, we examined six patients with advanced cholangiocarcinoma. Integrated genome-wide and whole transcriptome sequence analyses were performed on tumors from six patients with advanced, sporadic intrahepatic cholangiocarcinoma (SIC) to identify potential therapeutically actionable events. Among the somatic events captured in our analysis, we uncovered two novel therapeutically relevant genomic contexts that when acted upon, resulted in preliminary evidence of anti-tumor activity. Genome-wide structural analysis of sequence data revealed recurrent translocation events involving the FGFR2 locus in three of six assessed patients. These observations and supporting evidence triggered the use of FGFR inhibitors in these patients. In one example, preliminary anti-tumor activity of pazopanib (in vitro FGFR2 IC50≈350 nM) was noted in a patient with an FGFR2-TACC3 fusion. After progression on pazopanib, the same patient also had stable disease on ponatinib, a pan-FGFR inhibitor (in vitro, FGFR2 IC50≈8 nM). In an independent non-FGFR2 translocation patient, exome and transcriptome analysis revealed an allele specific somatic nonsense mutation (E384X) in ERRFI1, a direct negative regulator of EGFR activation. Rapid and robust disease regression was noted in this ERRFI1 inactivated tumor when treated with erlotinib, an EGFR kinase inhibitor. FGFR2 fusions and ERRFI mutations may represent novel targets in sporadic intrahepatic cholangiocarcinoma and trials should be characterized in larger cohorts of patients with these aberrations.

Alzheimer's Disease (AD) is the most widespread form of dementia during the later stages of life. If improved therapeutics are not developed, the prevalence of AD will drastically increase in the coming years as the world's population ages. By identifying differences in neuronal gene expression profiles between healthy elderly persons and individuals diagnosed with AD, we may be able to better understand the molecular mechanisms that drive AD pathogenesis, including the formation of amyloid plaques and neurofibrillary tangles. In this study, we expression profiled histopathologically normal cortical neurons collected with laser capture microdissection (LCM) from six anatomically and functionally discrete postmortem brain regions in 34 AD-afflicted individuals, using Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 microarrays. These regions include the entorhinal cortex, hippocampus, middle temporal gyrus, posterior cingulate cortex, superior frontal gyrus, and primary visual cortex. This study is predicated on previous parallel research on the postmortem brains of the same six regions in 14 healthy elderly individuals, for which LCM neurons were similarly processed for expression analysis. We identified significant regional differential expression in AD brains compared with control brains including expression changes of genes previously implicated in AD pathogenesis, particularly with regard to tangle and plaque formation. Pinpointing the expression of factors that may play a role in AD pathogenesis provides a foundation for future identification of new targets for improved AD therapeutics. We provide this carefully phenotyped, laser capture microdissected intraindividual brain region expression data set to the community as a public resource.

Alzheimer's disease (AD) is characterized by deficits in cerebral metabolic rates of glucose in the posterior cingulate (PC) and precuneus in AD subjects, and in APOEε4 carriers, decades before the onset of measureable cognitive deficits. However, the cellular and molecular basis of this phenotype remains to be clarified. Given the roles of astrocytes in energy storage and brain immunity, we sought to characterize the transcriptome of AD PC astrocytes. Cells were laser capture microdissected from AD (n = 10) and healthy elderly control (n = 10) subjects for RNA sequencing. We generated >5.22 billion reads and compared sequencing data between controls and AD patients. We identified differentially expressed mitochondria-related genes including TRMT61B, FASTKD2, and NDUFA4L2, and using pathway and weighted gene coexpression analyses, we identified differentially expressed immune response genes. A number of these genes, including CLU, C3, and CD74, have been implicated in beta amyloid generation or clearance. These data provide key insights into astrocyte-specific contributions to AD, and we present this data set as a publicly available resource.

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 Background Decitabine is a deoxycytidine nucleoside derivative inhibitor of DNA-methyltransferases, which has been studied extensively and is approved for myelodysplastic syndrome in adults but with less focus in children. Accordingly, we conducted a phase 1 multicenter, randomized, open-label study to evaluate decitabine pre-treatment before standard induction therapy in children with newly diagnosed AML to assess safety and tolerability and explore a number of biologic endpoints. Results Twenty-four patients were fully assessable for all study objectives per protocol (10 in Arm A, 14 in Arm B). All patients experienced neutropenia and thrombocytopenia. The most common grade 3 and 4 non-hematologic adverse events observed were gastrointestinal toxicities and hypophosphatemia. Plasma decitabine PK were similar to previously reported adult data. Overall CR/CRi was similar for the two arms. MRD negativity at end-induction was 85% in Arm A versus 67% in Arm B patients. DNA methylation measured in peripheral blood over the course of treatment tracked with blast clearance and matched marrow aspirates at day 0 and day 21. Unlike end-point marrow analyses, promoter methylation in blood identified an apparent reversal of response in the lone treatment failure, one week prior to the patient’s marrow aspirate confirming non-response. Decitabine-induced effects of end-induction marrows in Arm A were reflected by changes in DNA methylation and gene expression comparison with matched paired marrow diagnostic aspirates. Conclusions This first-in-pediatrics trial demonstrates that decitabine prior to standard combination chemotherapy is feasible and well tolerated in children with newly diagnosed AML. Pre-treatment with decitabine may represent a newer therapeutic option for pediatric AML, especially as it appears to induce important epigenetic alterations. The novel biological correlates studied in this trial offer a clinically relevant window into disease progression and remission. Additional studies are needed to definitively assess whether decitabine can enhance durability responses in children with AML. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as NCT01177540 .

Circular RNAs (circRNAs) are evolutionarily conserved RNA species that are formed when exons back-splice to each other. Current computational algorithms to detect these back-splicing junctions produce divergent results, and hence there is a need for a method to distinguish true positive circRNAs. To this end, we developed ACValidator (Assembly based CircRNA Validator) for in silico validation of circRNAs. ACValidator extracts reads from a user-defined window on either side of the circRNA junction and assembles them to generate contigs. These contigs are aligned against the circRNA sequence to find contigs spanning the back-spliced junction. When evaluated on simulated datasets, ACValidator achieved over 80% sensitivity and specificity on datasets with an average of 10 circRNA-supporting reads and with read lengths of at least 100 bp. In experimental datasets, ACValidator produced higher validation percentages for samples treated with ribonuclease R compared to non-treated samples. Our workflow is applicable to non-polyA-selected RNAseq datasets and can also be used as a candidate selection strategy for experimental validations. All workflow scripts are freely accessible on our github page https://github.com/tgen/ACValidator along with detailed instructions to set up and run ACValidator.