Abstract Characterization of the genetic landscape of Alzheimer’s disease (AD) and related dementias (ADD) provides a unique opportunity for a better understanding of the associated pathophysiological processes. We performed a two-stage genome-wide association study totaling 111,326 clinically diagnosed/‘proxy’ AD cases and 677,663 controls. We found 75 risk loci, of which 42 were new at the time of analysis. Pathway enrichment analyses confirmed the involvement of amyloid/tau pathways and highlighted microglia implication. Gene prioritization in the new loci identified 31 genes that were suggestive of new genetically associated processes, including the tumor necrosis factor alpha pathway through the linear ubiquitin chain assembly complex. We also built a new genetic risk score associated with the risk of future AD/dementia or progression from mild cognitive impairment to AD/dementia. The improvement in prediction led to a 1.6- to 1.9-fold increase in AD risk from the lowest to the highest decile, in addition to effects of age and the APOE ε4 allele.

Abstract Rice is staple food of nearly half the world’s population. Rice yields must therefore increase to feed ever larger populations. By colonising rice and other plants, Herbaspirillum spp. stimulate plant growth and productivity. However the molecular factors involved are largely unknown. To further explore this interaction, the transcription profiles of Nipponbare rice roots inoculated with Herbaspirillum seropedicae were determined by RNA-seq. Mapping the 104 million reads against the Oryza sativa cv. Nipponbare genome produced 65 million unique mapped reads that represented 13,840 transcripts each with at least two-times coverage. About 7.4% (1,014) genes were differentially regulated and of these 255 changed expression levels more than two times. Several of the repressed genes encoded proteins related to plant defence (e.g. a putative probenazole inducible protein), plant disease resistance as well as enzymes involved in flavonoid and isoprenoid synthesis. Genes related to the synthesis and efflux of phytosiderophores (PS) and transport of PS-iron complexes were induced by the bacteria. These data suggest that the bacterium represses the rice defence system while concomitantly activating iron uptake. Transcripts of H . seropedicae were also detected amongst which transcripts of genes involved in nitrogen fixation, cell motility and cell wall synthesis were the most expressed.

Abstract Microglial cells have emerged as potential key players in brain aging and pathology. To capture the heterogeneity of microglia across ages and regions, and to understand how genetic risk for neurological and psychiatric brain disorders is related to microglial function, large transcriptome studies are essential. Here, we describe the transcriptome analysis of 255 primary human microglia samples isolated at autopsy from multiple brain regions of 100 human subjects. We performed systematic analyses to investigate various aspects of microglial heterogeneities, including brain region, age and sex. We mapped expression and splicing quantitative trait loci and showed that many neurological disease susceptibility loci are mediated through gene expression or splicing in microglia. Fine-mapping of these loci nominated candidate causal variants that are within microglia-specific enhancers, including novel associations with microglia expression of USP6NL for Alzheimer’s disease, and P2RY12 for Parkinson’s disease. In summary, we have built the most comprehensive catalog to date of genetic effects on the microglia transcriptome and propose molecular mechanisms of action of candidate functional variants in several neurological and psychiatric diseases.

Abstract An increasing number of identified Parkinson’s disease (PD) risk loci contain genes highly expressed in innate immune cells, yet their potential role in pathological mechanisms is not obvious. We have generated transcriptomic profiles of CD14 + monocytes from 230 individuals with sporadic PD and age-matched healthy subjects. We identified dysregulation of genes involved in mitochondrial and proteasomal function. We also generated transcriptomic profiles of primary microglia from autopsied brains of 55 PD and control subjects and observed discordant transcriptomic signatures of mitochondrial genes in PD monocytes and microglia. We further identified PD susceptibility genes, whose expression, relative to each risk allele, is altered in monocytes. These findings reveal that transcriptomic mitochondrial alterations are detectable in PD monocytes and are distinct from brain microglia, and facilitates efforts to understand the roles of myeloid cells in PD.

INTRODUCTION: Multi-omics studies in Alzheimer's disease (AD) revealed many potential disease pathways and therapeutic targets. Despite their promise of precision medicine, these studies lacked African Americans (AA) and Latin Americans (LA), who are disproportionately affected by AD. METHODS: To bridge this gap, Accelerating Medicines Partnership in AD (AMP-AD) expanded brain multi-omics profiling to multi-ethnic donors. RESULTS: We generated multi-omics data and curated and harmonized phenotypic data from AA (n=306), LA (n=326), or AA and LA (n=4) brain donors plus Non-Hispanic White (n=252) and other (n=20) ethnic groups, to establish a foundational dataset enriched for AA and LA participants. This study describes the data available to the research community, including transcriptome from three brain regions, whole genome sequence, and proteome measures. DISCUSSION: Inclusion of traditionally underrepresented groups in multi-omics studies is essential to discover the full spectrum of precision medicine targets that will be pertinent to all populations affected with AD.

Abstract INTRODUCTION Multi‐omics studies in Alzheimer's disease (AD) revealed many potential disease pathways and therapeutic targets. Despite their promise of precision medicine, these studies lacked Black Americans (BA) and Latin Americans (LA), who are disproportionately affected by AD. METHODS To bridge this gap, Accelerating Medicines Partnership in Alzheimer's Disease (AMP‐AD) expanded brain multi‐omics profiling to multi‐ethnic donors. RESULTS We generated multi‐omics data and curated and harmonized phenotypic data from BA ( n = 306), LA ( n = 326), or BA and LA ( n = 4) brain donors plus non‐Hispanic White ( n = 252) and other ( n = 20) ethnic groups, to establish a foundational dataset enriched for BA and LA participants. This study describes the data available to the research community, including transcriptome from three brain regions, whole genome sequence, and proteome measures. DISCUSSION The inclusion of traditionally underrepresented groups in multi‐omics studies is essential to discovering the full spectrum of precision medicine targets that will be pertinent to all populations affected with AD. Highlights Accelerating Medicines Partnership in Alzheimer's Disease Diversity Initiative led brain tissue profiling in multi‐ethnic populations. Brain multi‐omics data is generated from Black American, Latin American, and non‐Hispanic White donors. RNA, whole genome sequencing and tandem mass tag proteomicsis completed and shared. Multiple brain regions including caudate, temporal and dorsolateral prefrontal cortex were profiled.

Abstract INTRODUCTION The ɛ4 allele of the apolipoprotein E gene ( APOE ɛ4) is the strongest genetic risk factor for Alzheimer's disease (AD), but the mechanisms connecting APOE ɛ4 to AD are not clear. METHODS Participants ( n = 596) were from two clinical‐pathological studies. Tissues from dorsolateral prefrontal cortex were examined to identify 8425 proteins. Post mortem pathological assessment used immunohistochemistry to obtain amyloid beta (Aβ) load and tau tangle density. RESULTS In separate models, APOE ɛ4 was associated with 18 proteins, which were associated with Aβ and tau tangles. Examining the proteins in a single model identified Netrin‐1 and secreted frizzled‐related protein 1 (SFRP1) as the two proteins linking APOE ɛ4 with Aβ with the largest effect sizes and Netrin‐1 and testican‐3 linking APOE ɛ4 with tau tangles. DISCUSSION We identified Netrin‐1, SFRP1, and testican‐3 as the most promising proteins that link APOE ɛ4 with Aβ and tau tangles. Highlights Of 8425 proteins extracted from prefrontal cortex, 18 were related to APOE ɛ4. The 18 proteins were also related to amyloid beta (Aβ) and tau. The 18 proteins were more related to APOE ɛ4 than other AD genetic risk variants. Netrin‐1 and secreted frizzled‐related protein 1 were the two most promising proteins linking APOE ɛ4 with Aβ. Netrin‐1 and testican‐3 were two most promising proteins linking APOE ɛ4 with tau.

Abstract The G2019S mutation in the leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) gene is a major risk factor for the development of Parkinson’s disease (PD). LRRK2, although ubiquitously expressed, is highly abundant in cells of the innate immune system. Given the importance of central and peripheral immune cells in the development of PD, we sought to investigate the consequences of the G2019S mutation on microglial and monocyte transcriptome and function. We have generated large-scale transcriptomic profiles of isogenic human induced microglial cells (iMGLs) and patient derived monocytes carrying the G2019S mutation under baseline culture conditions and following exposure to the proinflammatory factors IFNγ and LPS. We demonstrate that the G2019S mutation exerts a profound impact on the transcriptomic profile of these myeloid cells, and describe corresponding functional differences in iMGLs. The G2019S mutation led to an upregulation in lipid metabolism and phagolysosomal pathway genes in untreated and LPS/IFNγ stimulated iMGLs, which was accompanied by an increased phagocytic capacity of myelin debris. We also identified dysregulation of cell cycle genes, with a downregulation of the E2F4 regulon. Transcriptomic characterization of human-derived monocytes carrying the G2019S mutation confirmed alteration in lipid metabolism associated genes. Altogether, these findings reveal the influence of G2019S on the dysregulation of the myeloid cell transcriptome under proinflammatory conditions.