SUMMARY The inability of antibodies and other biologics to penetrate the blood-brain barrier (BBB) is a key limitation to their use in diagnostic, imaging, and therapeutic applications. One promising strategy is to deliver IgGs using a bispecific BBB shuttle, which involves fusing an IgG with a second affinity ligand that engages a cerebrovascular endothelial target and facilitates transport across the BBB. Nearly all prior efforts have focused on the transferrin receptor (TfR-1) as the prototypical endothelial target despite inherent delivery and safety challenges. Here we report bispecific antibody shuttles that engage CD98hc (also known as 4F2 and SLC3A2), the heavy chain of the large neutral amino acid transporter (LAT1), and efficiently transport IgGs into the brain parenchyma. Notably, CD98hc shuttles lead to much longer-lived brain retention of IgGs than TfR-1 shuttles while enabling more specific brain targeting due to limited CD98hc engagement in the brain parenchyma. We demonstrate the broad utility of the CD98hc shuttles by reformatting three existing IgGs as CD98hc bispecific shuttles and delivering them to the mouse brain parenchyma that either agonize a neuronal receptor (TrkB) or target other endogenous antigens on specific types of brain cells (neurons and astrocytes).

Quantifying the structural variants (SVs) in nonhuman primates could provide a niche to clarify the genetic backgrounds underlying human-specific traits, but such resource is largely lacking. Here, we report an accurate SV atlas in a population of 562 rhesus macaques, verified by two public SV benchmarks, an inhouse benchmark of eight macaque genomes with long-read sequencing and another inhouse benchmark of one macaque genome with whole-genome assembly. This accurate, quantitative SV map indicates stronger purifying selection on inversions, one type of poorly-clarified SVs to date, especially for those located on regulatory regions, suggesting a strategy for prioritizing inversions with the most important functions. Based on the distribution and the evolutionary features of these inversions in macaque population, we then identified 75 human-specific inversions, clarified their functional effects and prioritized them. Notably, the top-ranked inversions have substantially shaped the human transcriptome, through their dual-effects of reconfiguring the ancestral genomic architecture and introducing regional mutation hotspots at the inverted regions. As a proof-of-concept, we linked APCDD1, located on one of these inversions with the highest rank score and downregulated in human brains, to neuronal maturation. The accumulation of human-specific mutations on its promoter region, accelerated by the formation of the inversion, contributed to the decreased expression in humans. Notably, the overexpression of APCDD1 could accelerate the neuronal maturation, while its depletion in mice delays the neuronal maturation. This study thus highlights the contribution of SVs, especially the inversions, to the distinct features in human brain development.