BG-12 (dimethyl fumarate) was shown to have antiinflammatory and cytoprotective properties in preclinical experiments and to result in significant reductions in disease activity on magnetic resonance imaging (MRI) in a phase 2, placebo-controlled study involving patients with relapsing–remitting multiple sclerosis.

Inflammation and oxidative stress are thought to promote tissue damage in multiple sclerosis. Thus, novel therapeutics enhancing cellular resistance to free radicals could prove useful for multiple sclerosis treatment. BG00012 is an oral formulation of dimethylfumarate. In a phase II multiple sclerosis trial, BG00012 demonstrated beneficial effects on relapse rate and magnetic resonance imaging markers indicative of inflammation as well as axonal destruction. First we have studied effects of dimethylfumarate on the disease course, central nervous system, tissue integrity and the molecular mechanism of action in an animal model of chronic multiple sclerosis: myelin oligodendrocyte glycoprotein induced experimental autoimmune encephalomyelitis in C57BL/6 mice. In the chronic phase of experimental autoimmune encephalomyelitis, preventive or therapeutic application of dimethylfumarate ameliorated the disease course and improved preservation of myelin, axons and neurons. In vitro, the application of fumarates increased murine neuronal survival and protected human or rodent astrocytes against oxidative stress. Application of dimethylfumarate led to stabilization of the transcription factor nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2, activation of nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2-dependent transcriptional activity and accumulation of NADP(H) quinoline oxidoreductase-1 as a prototypical target gene. Furthermore, the immediate metabolite of dimethylfumarate, monomethylfumarate, leads to direct modification of the inhibitor of nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2, Kelch-like ECH-associated protein 1, at cysteine residue 151. In turn, increased levels of nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2 and reduced protein nitrosylation were detected in the central nervous sytem of dimethylfumarate-treated mice. Nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2 was also upregulated in the spinal cord of autopsy specimens from untreated patients with multiple sclerosis. In dimethylfumarate-treated mice suffering from experimental autoimmune encephalomyelitis, increased immunoreactivity for nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2 was detected by confocal microscopy in neurons of the motor cortex and the brainstem as well as in oligodendrocytes and astrocytes. In mice deficient for nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2 on the same genetic background, the dimethylfumarate mediated beneficial effects on clinical course, axon preservation and astrocyte activation were almost completely abolished thus proving the functional relevance of this transcription factor for the neuroprotective mechanism of action. We conclude that the ability of dimethylfumarate to activate nuclear factor (erythroid-derived 2)-related factor 2 may offer a novel cytoprotective modality that further augments the natural antioxidant responses in multiple sclerosis tissue and is not yet targeted by other multiple sclerosis therapies.

Microglia have critical roles not only in neural development and homeostasis, but also in neurodegenerative and neuroinflammatory diseases of the central nervous system1–4. These highly diverse and specialized functions may be executed by subsets of microglia that already exist in situ, or by specific subsets of microglia that develop from a homogeneous pool of cells on demand. However, little is known about the presence of spatially and temporally restricted subclasses of microglia in the central nervous system during development or disease. Here we combine massively parallel single-cell analysis, single-molecule fluorescence in situ hybridization, advanced immunohistochemistry and computational modelling to comprehensively characterize subclasses of microglia in multiple regions of the central nervous system during development and disease. Single-cell analysis of tissues of the central nervous system during homeostasis in mice revealed specific time- and region-dependent subtypes of microglia. Demyelinating and neurodegenerative diseases evoked context-dependent subtypes of microglia with distinct molecular hallmarks and diverse cellular kinetics. Corresponding clusters of microglia were also identified in healthy human brains, and the brains of patients with multiple sclerosis. Our data provide insights into the endogenous immune system of the central nervous system during development, homeostasis and disease, and may also provide new targets for the treatment of neurodegenerative and neuroinflammatory pathologies. Analyses at single-cell resolution show that diverse subtypes of microglia exist during development and homeostasis of the central nervous system, and identify specific subsets of microglia associated with demyelination and neurodegenerative disease in mice and humans.

Background No treatment has consistently shown efficacy in slowing disability progression in patients with secondary progressive multiple sclerosis (SPMS). We assessed the effect of siponimod, a selective sphingosine 1-phosphate (S1P) receptor1,5 modulator, on disability progression in patients with SPMS. Methods This event-driven and exposure-driven, double-blind, phase 3 trial was done at 292 hospital clinics and specialised multiple sclerosis centres in 31 countries. Using interactive response technology to assign numbers linked to treatment arms, patients (age 18–60 years) with SPMS and an Expanded Disability Status Scale score of 3·0–6·5 were randomly assigned (2:1) to once daily oral siponimod 2 mg or placebo for up to 3 years or until the occurrence of a prespecified number of confirmed disability progression (CDP) events. The primary endpoint was time to 3-month CDP. Efficacy was assessed for the full analysis set (ie, all randomly assigned and treated patients); safety was assessed for the safety set. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01665144. Findings 1651 patients were randomly assigned between Feb 5, 2013, and June 2, 2015 (1105 to the siponimod group, and 546 to the placebo group). One patient did not sign the consent form, and five patients did not receive study drug, all of whom were in the siponimod group. 1645 patients were included in the analyses (1099 in the siponimod group and 546 in the placebo). At baseline, the mean time since first multiple sclerosis symptoms was 16·8 years (SD 8·3), and the mean time since conversion to SPMS was 3·8 years (SD 3·5); 1055 (64%) patients had not relapsed in the previous 2 years, and 918 (56%) of 1651 needed walking assistance. 903 (82%) patients receiving siponimod and 424 (78%) patients receiving placebo completed the study. 288 (26%) of 1096 patients receiving siponimod and 173 (32%) of 545 patients receiving placebo had 3-month CDP (hazard ratio 0·79, 95% CI 0·65–0·95; relative risk reduction 21%; p=0·013). Adverse events occurred in 975 (89%) of 1099 patients receiving siponimod versus 445 (82%) of 546 patients receiving placebo; serious adverse events were reported for 197 (18%) patients in the siponimod group versus 83 (15%) patients in the placebo group. Lymphopenia, increased liver transaminase concentration, bradycardia and bradyarrhythmia at treatment initiation, macular oedema, hypertension, varicella zoster reactivation, and convulsions occurred more frequently with siponimod than with placebo. Initial dose titration mitigated cardiac first-dose effects. Frequencies of infections, malignancies, and fatalities did not differ between groups. Interpretation Siponimod reduced the risk of disability progression with a safety profile similar to that of other S1P modulators and is likely to be a useful treatment for SPMS. Funding Novartis Pharma AG.

Growing empirical evidence suggests that nutrition and bacterial metabolites might impact the systemic immune response in the context of disease and autoimmunity. We report that long-chain fatty acids (LCFAs) enhanced differentiation and proliferation of T helper 1 (Th1) and/or Th17 cells and impaired their intestinal sequestration via p38-MAPK pathway. Alternatively, dietary short-chain FAs (SCFAs) expanded gut T regulatory (Treg) cells by suppression of the JNK1 and p38 pathway. We used experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) as a model of T cell-mediated autoimmunity to show that LCFAs consistently decreased SCFAs in the gut and exacerbated disease by expanding pathogenic Th1 and/or Th17 cell populations in the small intestine. Treatment with SCFAs ameliorated EAE and reduced axonal damage via long-lasting imprinting on lamina-propria-derived Treg cells. These data demonstrate a direct dietary impact on intestinal-specific, and subsequently central nervous system-specific, Th cell responses in autoimmunity, and thus might have therapeutic implications for autoimmune diseases such as multiple sclerosis.

Multiple sclerosis (MS) is a complex disease with new drugs becoming available in the past years. There is a need for a reference tool compiling current data to aid professionals in treatment decisions.To develop an evidence-based clinical practice guideline for the pharmacological treatment of people with MS.This guideline has been developed using the Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation (GRADE) methodology and following the updated EAN recommendations. Clinical questions were formulated in Patients-Intervention-Comparator-Outcome (PICO) format and outcomes were prioritized. The quality of evidence was rated into four categories according to the risk of bias. The recommendations with assigned strength (strong and weak) were formulated based on the quality of evidence and the risk-benefit balance. Consensus between the panelists was reached by use of the modified nominal group technique.A total of 10 questions were agreed, encompassing treatment efficacy, response criteria, strategies to address suboptimal response and safety concerns and treatment strategies in MS and pregnancy. The guideline takes into account all disease-modifying drugs approved by the European Medicine Agency (EMA) at the time of publication. A total of 21 recommendations were agreed by the guideline working group after three rounds of consensus.The present guideline will enable homogeneity of treatment decisions across Europe.

Background Oral fumarate (BG00012) might have dual anti-inflammatory and neuroprotective effects. Our aim was to assess the efficacy and safety of BG00012 in patients with relapsing-remitting multiple sclerosis. Methods 257 patients, aged 18–55 years, with relapsing-remitting multiple sclerosis were randomly assigned to receive 120 mg once daily (n=64), 120 mg three times daily (n=64), or 240 mg three times daily (n=64) BG00012, or placebo (n=65) for 24 weeks. During an extension period of 24 weeks for safety assessment, patients treated with placebo received BG00012 240 mg three times daily. The primary endpoint was total number of new gadolinium enhancing (GdE) lesions on brain MRI scans at weeks 12, 16, 20, and 24. Additional endpoints included cumulative number of new GdE lesions (weeks 4–24), new or enlarging T2-hyperintense lesions, new T1-hypointense lesions at week 24, and annualised relapse rate. Analysis was done on the efficacy-evaluable population. Safety and tolerability were also assessed. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00168701. Findings Treatment with BG00012 240 mg three times daily reduced by 69% the mean total number of new GdE lesions from week 12 to 24 compared with placebo (1·4 vs 4·5, p<0·0001). It also reduced number of new or enlarging T2-hyperintense (p=0·0006) and new T1-hypointense (p=0·014) lesions compared with placebo. BG00012 reduced annualised relapse rate by 32% (0·44 vs 0·65 for placebo; p=0·272). Adverse events more common in patients given BG00012 than in those given placebo included abdominal pain, flushing, and hot flush. Dose-related adverse events in patients on BG00012 were headache, fatigue, and feeling hot. Interpretation The anti-inflammatory effects and favourable safety profile of BG00012 warrant further long-term phase III studies in large patient groups. Funding Biogen Idec, Inc.

Multiple sclerosis (MS) is universally found to be more prevalent in women than men. This has led to extensive studies of differences in the immune system or nervous system between women and men, which might be caused by the effects of gonadal hormones, genetic differences, and different environmental exposures and modern lifestyle in men and women. We review the effects of sex and gender from a genetic, immunological and clinical point of view. We discuss the effects of sex on the clinical expression of MS and responses to therapy, as well as issues concerning pregnancy.

Short-chain fatty acids are processed from indigestible dietary fibers by gut bacteria and have immunomodulatory properties. Here, we investigate propionic acid (PA) in multiple sclerosis (MS), an autoimmune and neurodegenerative disease. Serum and feces of subjects with MS exhibited significantly reduced PA amounts compared with controls, particularly after the first relapse. In a proof-of-concept study, we supplemented PA to therapy-naive MS patients and as an add-on to MS immunotherapy. After 2 weeks of PA intake, we observed a significant and sustained increase of functionally competent regulatory T (Treg) cells, whereas Th1 and Th17 cells decreased significantly. Post-hoc analyses revealed a reduced annual relapse rate, disability stabilization, and reduced brain atrophy after 3 years of PA intake. Functional microbiome analysis revealed increased expression of Treg-cell-inducing genes in the intestine after PA intake. Furthermore, PA normalized Treg cell mitochondrial function and morphology in MS. Our findings suggest that PA can serve as a potent immunomodulatory supplement to MS drugs.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is widely regarded as an animal model of the human disease multiple sclerosis. A multitude of studies has investigated the neuroantigen-specific T-cell mediated cytokine pattern present in animals with EAE. In particular, the role of the so-called Th1- and Th2-cytokines has been addressed. In a recent study, it has been demonstrated that IL-23 rather than IL-12 is critical for modulating the character of the developing immune response towards a proinflammatory response and leading to EAE. IL-17 is a crucial effector cytokine, whose production is specifically triggered by IL-23, and it has been shown to be an essential inflammatory mediator in other autoimmune diseases and inflammatory conditions. This led us to investigate the role of IL-17 in EAE. Strong antigen-specific production of IL-17 was demonstrated both in peripheral immune organs and in the CNS in acute and chronic EAE, as demonstrated by ELISPOT and RT-PCR analysis. Therapeutic neutralization of IL-17 with IL-17-receptor-Fc-protein in acute EAE ameliorated clinical symptoms. Neutralization of IL-17 with a monoclonal antibody also ameliorated the disease course. We conclude that IL-17 is crucially involved in the cytokine network as an effector cytokine in EAE.