Philippe Amouyel and colleagues report a genome-wide association study for Alzheimer's disease. They identify variants within CLU and CR1 associated with susceptibility to late-onset Alzheimer's disease. The gene encoding apolipoprotein E (APOE) on chromosome 19 is the only confirmed susceptibility locus for late-onset Alzheimer's disease. To identify other risk loci, we conducted a large genome-wide association study of 2,032 individuals from France with Alzheimer's disease (cases) and 5,328 controls. Markers outside APOE with suggestive evidence of association (P < 10−5) were examined in collections from Belgium, Finland, Italy and Spain totaling 3,978 Alzheimer's disease cases and 3,297 controls. Two loci gave replicated evidence of association: one within CLU (also called APOJ), encoding clusterin or apolipoprotein J, on chromosome 8 (rs11136000, OR = 0.86, 95% CI 0.81–0.90, P = 7.5 × 10−9 for combined data) and the other within CR1, encoding the complement component (3b/4b) receptor 1, on chromosome 1 (rs6656401, OR = 1.21, 95% CI 1.14–1.29, P = 3.7 × 10−9 for combined data). Previous biological studies support roles of CLU and CR1 in the clearance of β amyloid (Aβ) peptide, the principal constituent of amyloid plaques, which are one of the major brain lesions of individuals with Alzheimer's disease.

Background: AD is characterized by cerebral deposition of β-amyloid plaques with amyloid β-peptide (Aβ) 42 as the major peptide constituent, along with neurofibrillary tangles and neuronal loss. In transgenic mice, active immunization against Aβ42 removes these plaques and improves cognitive function. A Phase I study in AD patients demonstrated good safety and tolerability of multiple injections of aggregated Aβ42 (AN1792) with QS-21 as adjuvant. Methods: Three hundred seventy-two patients with mild to moderate AD were randomized to receive IM injections of AN1792 or placebo (4:1) at baseline and at months 1, 3, 6, 9, and 12 in a multicenter Phase II safety, tolerability, and pilot efficacy study. Dosing was terminated after four early reports of meningoencephalitis, but follow-up continued. The study remains blinded, and further results will be reported after its termination. Results: Symptoms and laboratory findings consistent with meningoencephalitis occurred in 18 of 298 (6%) patients treated with AN1792 compared with 0 of 74 on placebo (p = 0.020). Sixteen of the 18 had received two doses, one had received one dose, and one had received three doses of the study drug before symptoms occurred. The median latency from the first and last injections to symptoms was 75 and 40 days. No case occurred later than 6 months after the first immunization. Anti-Aβ42 antibody titers were not correlated with the occurrence or severity of symptoms or relapses. Twelve patients recovered to or close to baseline within weeks, whereas six remain with disabling cognitive or neurologic sequelae. All 18 patients remain alive to date (December 31, 2002), 6 months to >1 year after symptom onset. Conclusions: Postvaccination meningoencephalitis occurred without clear relation to serum anti-Aβ42 antibody titers. Potential mechanisms such as T-cell and microglial activation may be responsible and are under consideration to develop a safer anti-Aβ immunotherapy for AD.

Sven van der Lee, Julie Williams, Gerard Schellenberg and colleagues identify rare coding variants in PLCG2, ABI3 and TREM2 associated with Alzheimer's disease. These genes are highly expressed in microglia and provide additional evidence that the microglia-mediated immune response contributes to the development of Alzheimer's disease. We identified rare coding variants associated with Alzheimer's disease in a three-stage case–control study of 85,133 subjects. In stage 1, we genotyped 34,174 samples using a whole-exome microarray. In stage 2, we tested associated variants (P < 1 × 10−4) in 35,962 independent samples using de novo genotyping and imputed genotypes. In stage 3, we used an additional 14,997 samples to test the most significant stage 2 associations (P < 5 × 10−8) using imputed genotypes. We observed three new genome-wide significant nonsynonymous variants associated with Alzheimer's disease: a protective variant in PLCG2 (rs72824905: p.Pro522Arg, P = 5.38 × 10−10, odds ratio (OR) = 0.68, minor allele frequency (MAF)cases = 0.0059, MAFcontrols = 0.0093), a risk variant in ABI3 (rs616338: p.Ser209Phe, P = 4.56 × 10−10, OR = 1.43, MAFcases = 0.011, MAFcontrols = 0.008), and a new genome-wide significant variant in TREM2 (rs143332484: p.Arg62His, P = 1.55 × 10−14, OR = 1.67, MAFcases = 0.0143, MAFcontrols = 0.0089), a known susceptibility gene for Alzheimer's disease. These protein-altering changes are in genes highly expressed in microglia and highlight an immune-related protein–protein interaction network enriched for previously identified risk genes in Alzheimer's disease. These genetic findings provide additional evidence that the microglia-mediated innate immune response contributes directly to the development of Alzheimer's disease.

Apolipoprotein E (APOE) dependent lifetime risks (LTRs) for Alzheimer Disease (AD) are currently not accurately known and odds ratios alone are insufficient to assess these risks. We calculated AD LTR in 7351 cases and 10 132 controls from Caucasian ancestry using Rochester (USA) incidence data. At the age of 85 the LTR of AD without reference to APOE genotype was 11% in males and 14% in females. At the same age, this risk ranged from 51% for APOE44 male carriers to 60% for APOE44 female carriers, and from 23% for APOE34 male carriers to 30% for APOE34 female carriers, consistent with semi-dominant inheritance of a moderately penetrant gene. Using PAQUID (France) incidence data, estimates were globally similar except that at age 85 the LTRs reached 68 and 35% for APOE 44 and APOE 34 female carriers, respectively. These risks are more similar to those of major genes in Mendelian diseases, such as BRCA1 in breast cancer, than those of low-risk common alleles identified by recent GWAS in complex diseases. In addition, stratification of our data by age groups clearly demonstrates that APOE4 is a risk factor not only for late-onset but for early-onset AD as well. Together, these results urge a reappraisal of the impact of APOE in Alzheimer disease.

ABSTRACT Objective Compare cognitive and hippocampal volume (HCV) trajectories in asymptomatic middle-aged and older adults with positive cerebrospinal fluid (CSF) markers of β-amyloid (Aβ) or tau to adults without an AD-associated biomarker profile. Method 392 adults enrolled in a longitudinal cohort study (Wisconsin Registry for Alzheimer’s Prevention or Wisconsin Alzheimer’s Disease Research Center) completed a lumbar puncture and at least two biennial or annual neuropsychological evaluations. Cutoffs for Aβ 42 , total tau, and phosphorylated tau were developed via receiver operating characteristic curve analyses on a sample of 78 participants (38 dementia, 40 controls). These cutoffs were applied to a separate sample of 314 cognitively healthy adults (mean age at CSF collection = 61.5) and mixed-effects regression analyses tested linear and quadratic interactions of biomarker group × age at each visit on cognitive and HCV outcomes. Results 215 participants (69%) were biomarker negative (preclinical AD Stage 0), 46 (15%) were Aβ+ only (preclinical AD Stage 1), 25 (8%) were Aβ+ and tau+ (preclinical AD Stage 2), and 28 (9%) were tau+ only. Both Stage 1 and Stage 2 groups exhibited greater rates of linear decline on story memory and processing speed measures, and non-linear decline on list-learning and set-shifting measures compared to Stage 0. The tau+ only group did not significantly differ from Stage 0 in rates of cognitive decline. Conclusion In an asymptomatic at-risk cohort, elevated CSF Aβ (with or without elevated tau) was associated with greater rates of cognitive decline, with the specific pattern of decline varying across cognitive measures.

Abstract INTRODUCTION Cerebrospinal fluid (CSF) total tau (t-tau) and phosphorylated tau (p-tau) are biomarkers of Alzheimer’s disease (AD), yet much is unknown about AD-associated changes in tau metabolism and tau tangle etiology. METHODS We assessed the variation of t-tau and p-tau explained by 38 previously identified CSF metabolites using linear regression models in middle-age controls from the Wisconsin Alzheimer’s Disease Research Center, and predicted AD/mild cognitive impairment (MCI) vs. an independent set of older controls using metabolites selected by the least absolute shrinkage and selection operator (LASSO). RESULTS The 38 CSF metabolites explained 70.3% and 75.7% of the variance in t-tau and p-tau. Of these, 7 LASSO-selected metabolites improved the prediction ability of AD/MCI vs. older controls (AUC score increased from 0.92 to 0.97 and 0.78 to 0.93) compared to the base model. DISCUSSION These tau-correlated CSF metabolites increase AD/MCI prediction accuracy and may provide insight into tau tangle etiology.

Although evidence suggests a relationship between elevated beta-amyloid and cognitive decline, approximately 30% of older adults with positive markers of amyloid remain cognitively healthy. Our objective was to test if the presence of modifiable risk factors (i.e., central obesity, hypertension, and depressive symptoms) moderated the relationship between amyloid and longitudinal cognitive performance. Data were from 207 adults (140 females; age range=40-70) enriched for Alzheimer's disease risk (73% parental history of Alzheimer's disease) enrolled in the Wisconsin Registry for Alzheimer's Prevention study. Participants completed at least three neuropsychological evaluations and one biomarker visit ([C11]Pittsburgh Compound B PET scan or lumbar puncture). Participants were characterized as high or low on beta-amyloid using cutoffs developed for [C11]Pittsburgh Compound B-PET distribution volume ratio or CSF amyloid beta 1-42 values. Participants were also coded as high or low risk on obesity (waist circumference > 102 cm for males or 88 cm for females), hypertension (systolic blood pressure ≥ 140 mm Hg or diastolic blood pressure ≥ 90 mm Hg), and depressive symptoms (Center for Epidemiologic Studies of Depression scale ≥ 16). Linear mixed effects regression models examined three-way interactions between modifiable risk factor status x beta-amyloid status x visit age on longitudinal Verbal Learning & Memory and Speed & Flexibility factor scores. Results indicated that the relationship between beta-amyloid and Verbal Learning & Memory decline was moderated by the presence of hypertension at baseline (p = .02), presence of hypertension at all visits (p = .001), and presence of obesity at all visits (p = .049). Depressive symptoms did not moderate the association between beta-amyloid and longitudinal Verbal Learning & Memory (p = .62) or Speed & Flexibility (p = .15) performances. In this at-risk for Alzheimer's disease cohort, modifiable risk factors of hypertension and obesity moderated the relationship between beta-amyloid and cognitive decline. Identification and modification of these risk factors in late middle age may slow the effect of amyloid on the progression of cognitive symptoms.

Late-onset Alzheimers disease (LOAD, onset age > 60 years) is the most prevalent dementia in the elderly, and risk is partially driven by genetics. Many of the loci responsible for this genetic risk were identified by genome-wide association studies (GWAS). To identify additional LOAD risk loci, we performed the largest GWAS to date (89,769 individuals), analyzing both common and rare variants. We confirm 20 previous LOAD risk loci and identify four new genome-wide loci (IQCK, ACE, ADAM10, and ADAMTS1). Pathway analysis of these data implicates the immune system and lipid metabolism, and for the first time tau binding proteins and APP metabolism. These findings show that genetic variants affecting APP and Abeta processing are not only associated with early-onset autosomal dominant AD but also with LOAD. Analysis of AD risk genes and pathways show enrichment for rare variants (P = 1.32 x 10-7) indicating that additional rare variants remain to be identified.

Advances in technology have allowed for the study of metabolomics in the context of disease, enabling the discovery of new potential risk factors, diagnostic markers, and drug targets. For neurological and psychiatric phenotypes, the cerebrospinal fluid (CSF) is of particular biomedical importance as it is in direct contact with the brain and spinal cord. However, the CSF metabolome is difficult to study on a large scale due to the relative complexity of the procedure needed to collect the fluid compared to blood or urine studies. Here, we present a metabolome-wide association study (MWAS), an analysis using individual-level genetic and metabolomic data from two cohorts to impute metabolites into large samples with genome-wide association summary statistics. We conducted a metabolome-wide genome-wide association analysis with 338 CSF metabolites, identifying 16 genotype-metabolite associations, 6 of which were novel. Using these results, we then built prediction models for all available CSF metabolites and tested for associations with 27 neurological and psychiatric phenotypes in large cohorts, identifying 19 significant CSF metabolite-phenotype associations. Our results demonstrate the potential of MWAS to overcome the logistic challenges inherent in cerebrospinal fluid research to study the role of metabolomics in brain-related phenotypes and the feasibility of this framework for similar studies of omic data in scarce sample types.

INTRODUCTION: This study applies a novel algorithm to longitudinal amyloid positron emission tomography (PET) imaging to identify age-heterogeneous amyloid trajectory groups, estimate the age and duration (chronicity) of amyloid positivity, and investigate chronicity in relation to cognitive decline and tau burden. METHODS: Cognitively unimpaired participants (n=257) underwent 1-4 amyloid PET scans. Group-based trajectory modeling was applied to participants with longitudinal scans (n=171) to identify and model amyloid trajectory groups, which were combined with Bayes' theorem to estimate age and chronicity of amyloid positivity. Relationships between chronicity, cognition, clinical progression and tau PET (MK-6240) were investigated using regression models. RESULTS: Chronicity explained more heterogeneity in amyloid binding than age and binary amyloid status. Chronicity was associated with faster cognitive decline, increased risk of abnormal cognition, and higher entorhinal tau. DISCUSSION: Amyloid chronicity provides unique information about cognitive decline and neurofibrillary tangle development and may be useful to investigate preclinical Alzheimer's Disease.