Abstract The genetic basis of Lewy body dementia (LBD) is not well understood. Here, we performed whole-genome sequencing in large cohorts of LBD cases and neurologically healthy controls to study the genetic architecture of this understudied form of dementia and to generate a resource for the scientific community. Genome-wide association analysis identified five independent risk loci, whereas genome-wide gene-aggregation tests implicated mutations in the gene GBA . Genetic risk scores demonstrate that LBD shares risk profiles and pathways with Alzheimer’s and Parkinson’s disease, providing a deeper molecular understanding of the complex genetic architecture of this age-related neurodegenerative condition.

Abstract Parkinson’s disease is a complex neurodegenerative disorder, affecting approximately one million individuals in the USA alone. A significant proportion of risk for Parkinson’s disease is driven by genetics. Despite this, the majority of the common genetic variation that contributes to disease risk is unknown, in-part because previous genetic studies have focussed solely on the contribution of single nucleotide variants. Structural variants represent a significant source of genetic variation in the human genome. However, because assay of this variability is challenging, structural variants have not been cataloged on a genome-wide scale, and their contribution to the risk of Parkinson’s disease remains unknown. In this study, we 1) leveraged the GATK-SV pipeline to detect and genotype structural variants in 7,772 short-read sequencing data and 2) generated a subset of matched whole-genome Oxford Nanopore Technologies long-read sequencing data from the PPMI cohort to allow for comprehensive structural variant confirmation. We detected, genotyped, and tested 3,154 “high-confidence” common structural variant loci, representing over 412 million nucleotides of non-reference genetic variation. Using the long-read sequencing data, we validated three structural variants that may drive the association signals at known Parkinson’s disease risk loci, including a 2kb intronic deletion within the gene LRRN4 . Further, we confirm that the majority of structural variants in the human genome cannot be detected using short-read sequencing alone, encompassing on average around 4 million nucleotides of inaccessible sequence per genome. Therefore, although these data provide the most comprehensive survey of the contribution of structural variants to the genetic risk of Parkinson’s disease to date, this study highlights the need for large-scale long-read datasets to fully elucidate the role of structural variants in Parkinson’s disease.

Abstract Background Characterizing the longevity and quality of cellular immune responses to SARS-CoV-2 is critical to understanding immunologic approaches to protection against COVID-19. Prior studies suggest SARS-CoV-2-specific T cells are present in peripheral blood 10 months after infection. Further analysis of the function, durability, and diversity of the cellular response long after natural infection, over a wider range of ages and disease phenotypes, is needed to further identify preventative and therapeutic interventions. Methods We identified participants in our multi-site longitudinal, prospective cohort study 12-months post SARS-CoV-2 infection representing a range of disease severity. We investigated the function, phenotypes, and frequency of T cells specific for SARS-CoV-2 using intracellular cytokine staining and spectral flow cytometry. In parallel, the magnitude of SARS-CoV-2-specific antibodies was compared. Results SARS-CoV-2-specific antibodies and T cells were detected at 12-months post-infection. Severity of acute illness was associated with higher frequencies of SARS-CoV-2-specific CD4 T cells and antibodies at 12-months. In contrast, polyfunctional and cytotoxic T cells responsive to SARS-CoV-2 were identified in participants over a wide spectrum of disease severity. Conclusions Our data show that SARS-CoV-2 infection induces polyfunctional memory T cells detectable at 12-months post-infection, with higher frequency noted in those who originally experienced severe disease.

SPTLC1 encodes a critical subunit of serine palmitoyltransferase, the enzyme catalyzing the first and rate-limiting step in de novo sphingolipid biosynthesis, and mutations in this gene are known to cause hereditary sensory autonomic neuropathy, type 1A . Using exome sequencing, we identified a de novo variant in SPTLC1 resulting in a p.Ala20Ser amino acid change in an individual diagnosed with juvenile-onset amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and confirmed its pathogenicity by showing elevated plasma levels of neurotoxic deoxymethyl-sphinganine. A second case of juvenile-onset ALS arising again from a p.Ala20Ser mutation was later identified, confirming the association of SPTLC1 with this form of motor neuron disease. We also found SPTLC1 mutations in 0.34% of 5,607 ALS cases, and immunohistochemically confirmed the expression of SPTLC1 in spinal cord motor neurons, supporting their role in the pathogenesis of this fatal neurological disease. We corrected the toxicity of deoxymethyl-sphinganine in HEK293FT cells using L-serine supplementation. Our data broaden the phenotype associated with SPTLC1 and suggest that nutritional supplementation with serine may be beneficial if instituted at an early stage among patients carrying mutations in SPTLC1 .

Clinical effectiveness of KRAS G12C inhibitors (G12Cis) is limited both by intrinsic and acquired resistance, necessitating the development of combination approaches. We found that targeting proximal receptor tyrosine kinase (RTK) signaling using the SOS1 inhibitor (SOS1i) BI-3406 both enhanced the potency of and delayed resistance to G12Ci treatment, but the extent of SOS1i effectiveness was modulated by both SOS2 expression and the specific mutational landscape. SOS1i enhanced the efficacy of G12Ci and limited rebound RTK/ERK signaling to overcome intrinsic/adaptive resistance, but this effect was modulated by SOS2 protein levels. Survival of drug-tolerant persister (DTP) cells within the heterogeneous tumor population and/or acquired mutations that reactivate RTK/RAS signaling can lead to outgrowth of tumor initiating cells (TICs) that drive therapeutic resistance. G12Ci drug tolerant persister cells showed a 2-3-fold enrichment of TICs, suggesting that these could be a sanctuary population of G12Ci resistant cells. SOS1i re-sensitized DTPs to G12Ci and inhibited G12C-induced TIC enrichment. Co-mutation of the tumor suppressor KEAP1 limits the clinical effectiveness of G12Cis, and KEAP1 and STK11 deletion increased TIC frequency and accelerated the development of acquired resistance to G12Ci in situ. SOS1i both delayed acquired G12Ci resistance and limited the total number of resistant colonies regardless of KEAP1 and STK11 mutational status. These data suggest that SOS1i could be an effective strategy to both enhance G12Ci efficacy and prevent G12Ci resistance regardless of co-mutations.

Background: The ancestral genetic heterogeneity (admixture) of Caribbean Hispanics makes studies of this population critical to the discovery of ancestry-specific genetic factors in Alzheimer disease. In this study, we performed whole genome sequencing in multiplex Caribbean Hispanic Puerto Rican families to identify rare causal variants influencing Alzheimer disease through linkage and segregation-based approaches. Methods: As part of the Puerto Rican Alzheimer Disease Initiative, whole genome sequencing data were generated for 100 individuals (61 affected) from 23 Puerto Rican families. To identify the genetic loci likely to carry risk variants, we performed a parametric multipoint affected individuals-only linkage analysis using MERLIN software. Following the linkage analysis, we identified the consensus region (heterogeneity logarithm of the odds score (HLOD) > 5.1), annotated variants using Ensembl Variant Effect Predictor, and combined annotation dependent depletion score (CADD). Finally, we prioritized variants according to allele frequency (< 0.01), function (CADD > 10), and complete segregation among affected individuals. Results: A locus at 9p21 produced a linkage HLOD score of 5.1 in the parametric affecteds-only multipoint affected individuals-only model supported by 9 families. Through the prioritization step, we selected 36 variants (22 genic variants). Candidate genes in the regions include C9orf72, UNC13B, and ELAVL2. Conclusions: Linkage analysis of Caribbean Hispanics Puerto Rican families confirmed previously reported linkage to 9p21 in non-Hispanic White and Israeli-Arap families. Our results suggest several candidates in the region as conferring AD risk. Identified putative damaging rare variants in multiplex families indicates the critical role of rare variation in Alzheimer disease etiology.

The seventh iteration of the reference genome assembly for Rattus norvegicus, mRatBN7.2, corrects numerous misplaced segments and reduces base-level errors by approximately 9-fold and increases contiguity by 290-fold compared to its predecessor. Gene annotations are now more complete, significantly improving the mapping precision of genomic, transcriptomic, and proteomics data sets. We jointly analyzed 163 short-read whole genome sequencing datasets representing 120 laboratory rat strains and substrains using mRatBN7.2. We defined ~20.0 million sequence variations, of which 18.7 thousand are predicted to potentially impact the function of 6,677 genes. We also generated a new rat genetic map from 1,893 heterogeneous stock rats and annotated transcription start sites and alternative polyadenylation sites. The mRatBN7.2 assembly, along with the extensive analysis of genomic variations among rat strains, enhances our understanding of the rat genome, providing researchers with an expanded resource for studies involving rats.

Abstract Characterization of ancestry-linked peptide variants in disease-relevant patient tissues represents a foundational step to connect patient ancestry with molecular disease pathogenesis. Nonsynonymous single nucleotide polymorphisms (SNPs) encoding missense substitutions within tryptic peptides exhibiting high allele frequencies in European, African, and East Asian populations, termed peptide ancestry informative markers (pAIMs), were prioritized from 1000 genomes. In silico analysis shows that as few as 20 pAIMs can determine ancestry proportions similarly to >260K SNPs (R 2 =0.9905). Multiplexed proteomic analysis of >100 human endometrial cancer cell lines and uterine leiomyoma tissues resulted in the quantitation of 62 pAIMs that correlate with self-described race and genotype-confirmed patient ancestry. Candidates include a D451E substitution in GC vitamin D-binding protein previously associated with altered vitamin D levels in African and European populations. These efforts describe a generalized set of markers for proteoancestry assessment that will further support studies investigating the impact of ancestry on the human proteome and how this relates to the pathogenesis of uterine neoplasms.

Lethal COVID-19 causation most often invokes classic cytokine storm and attendant excessive immune signaling. We re-visit this question using RNA sequencing in nasopharyngeal and 40 autopsy samples from both COVID-19-positive and negative individuals. In nasal swabs, the top 100 genes expressed, and significantly correlated with COVID-19 viral load, indeed include many canonical innate immune genes. However, 22 much less studied "non-canonical" genes are found and despite the absence of viral transcripts, subsets of these are upregulated in heart, lung, kidney, and liver, but not mediastinal lymph nodes. An important regulatory potential emerges for the non-canonical genes for over-activating the renin-angiotensin-activation-system (RAAS) pathway, resembling this phenomenon in hereditary angioedema (HAE) and its overlapping multiple features with lethal COVID-19 infections. Specifically, RAAS overactivation links increased fibrin deposition, leaky vessels, thrombotic tendency, and initiating the PANoptosis death pathway, as suggested in heart, lung, and especially mediastinal lymph nodes, and a tight association mitochondrial dysfunction linked to immune responses. For mediastinal lymph nodes, immunohistochemistry studies correlate showing abnormal architecture, excess fibrin and collagen deposition, and pathogenic fibroblasts. Further, our findings overlap these for COVID-19 infected hamsters, C57BL/6 and BALB/c mouse models, and importantly peripheral blood mononuclear cell (PBMC) and whole blood samples from COVID-19 patients infected with early alpha but also later COVID-19 omicron strains. We thus present cytokine storm in lethal COVID-19 disease as an interplay between upstream immune gene signaling producing downstream RAAS overactivation with resultant severe organ damage, especially compromising mediastinal lymph node function.

The genetic basis of variation in the rate of disease progression of primary tauopathies has not been determined. In two independent progressive supranuclear palsy cohorts, we show that common variation at the LRRK2 locus determines survival from motor symptom onset to death, possibly through regulation of gene expression. This links together genetic risk in alpha-synuclein and tau disorders, and suggests that modulation of proteostasis and neuro-inflammation by LRRK2 inhibitors may have a therapeutic role across disorders.