The expanding number of members in the various human heat shock protein (HSP) families and the inconsistencies in their nomenclature have often led to confusion. Here, we propose new guidelines for the nomenclature of the human HSP families, HSPH (HSP110), HSPC (HSP90), HSPA (HSP70), DNAJ (HSP40), and HSPB (small HSP) as well as for the human chaperonin families HSPD/E (HSP60/HSP10) and CCT (TRiC). The nomenclature is based largely on the more consistent nomenclature assigned by the HUGO Gene Nomenclature Committee and used in the National Center of Biotechnology Information Entrez Gene database for the heat shock genes. In addition to this nomenclature, we provide a list of the human Entrez Gene IDs and the corresponding Entrez Gene IDs for the mouse orthologs.

The development of the devastating neurodegenerative condition, Alzheimer's disease, is strongly associated with amyloid-β (Aβ) deposition, neuronal apoptosis, and cell loss. Here, we provide evidence that implicates these same mechanisms in the retinal disease glaucoma, a major cause of irreversible blindness worldwide, previously associated simply with the effects of intraocular pressure. We show that Aβ colocalizes with apoptotic retinal ganglion cells (RGC) in experimental glaucoma and induces significant RGC apoptosis in vivo in a dose- and time-dependent manner. We demonstrate that targeting different components of the Aβ formation and aggregation pathway can effectively reduce glaucomatous RGC apoptosis in vivo , and finally, that combining treatments (triple therapy) is more effective than monotherapy. Our work suggests that targeting the Aβ pathway provides a therapeutic avenue in glaucoma management. Furthermore, our work demonstrates that the combination of agents affecting multiple stages in the Aβ pathway may be the most effective strategy in Aβ-related diseases.

Highlights•Generation of 3D optic cups with opsin-expressing photoreceptors and outer segments•A CEP290-LCA intronic mutation creates a cryptic exon that impairs ciliogenesis•Aberrant splicing is increased in photoreceptors compared to other cell types•Antisense oligonucleotide can block the cryptic exon and restore CEP290 functionSummaryLeber congenital amaurosis (LCA) is an inherited retinal dystrophy that causes childhood blindness. Photoreceptors are especially sensitive to an intronic mutation in the cilia-related gene CEP290, which causes missplicing and premature termination, but the basis of this sensitivity is unclear. Here, we generated differentiated photoreceptors in three-dimensional optic cups and retinal pigment epithelium (RPE) from iPSCs with this common CEP290 mutation to investigate disease mechanisms and evaluate candidate therapies. iPSCs differentiated normally into RPE and optic cups, despite abnormal CEP290 splicing and cilia defects. The highest levels of aberrant splicing and cilia defects were observed in optic cups, explaining the retinal-specific manifestation of this CEP290 mutation. Treating optic cups with an antisense morpholino effectively blocked aberrant splicing and restored expression of full-length CEP290, restoring normal cilia-based protein trafficking. These results provide a mechanistic understanding of the retina-specific phenotypes in CEP290 LCA patients and potential strategies for therapeutic intervention.Graphical abstract

ABSTRACT Due to continuously high production rates of rhodopsin (RHO) and high metabolic activity, photoreceptor neurons are especially vulnerable to defects in proteostasis. A proline to histidine substitution at position 23 (P23H) leads to production of structurally misfolded RHO, causing the most common form of autosomal dominant Retinitis Pigmentosa (adRP) in North America. The AAA-ATPase valosin-containing protein (VCP) extracts misfolded proteins from the ER membrane for cytosolic degradation. Here, we provide the first evidence that inhibition of VCP activity rescues degenerating P23H rod cells and improves their functional properties in P23H transgenic rat and P23H knock-in mouse retinae, both in vitro and in vivo . This improvement correlates with the restoration of the physiological RHO localization to rod outer segments (OS) and properly-assembled OS disks. As a single intravitreal injection suffices to deliver a long-lasting benefit in vivo , we suggest VCP inhibition as a potential therapeutic strategy for adRP patients carrying mutations in the RHO gene.

SUMMARY Human photoreceptors maximise alternative exon splicing to generate a unique set of gene isoforms. Conversely, the inclusion of a cryptic exon caused by the c.2991+1655A>G deep intronic change in CEP290 occurs in the human retina leading to Leber Congenital Amaurosis (LCA10). The RNA-binding protein Musashi-1 (MSI1) is a key component of alternative splicing in the developing mouse retina. Here we investigated the role of MSI1 in human photoreceptor-specific splicing and its potential role in CEP290 aberrant splicing disease. Alternative splicing was studied using human induced pluripotent stem cell derived 3D retinal organoid and RPE RNA-seq datasets and several photoreceptor gene isoforms were identified. Their temporal expression was resolved in control 3D retinal organoids in comparison to development and differentiation markers. Morpholino knockdown of MSI1 in control retinal organoids reduced the expression of several photoreceptor differentiation markers and the inclusion of photoreceptor-specific exons. Nonetheless, MSI1 knockdown in homozygous CEP290 c.2991+1655A>G LCA10 retinal organoids did not affect the inclusion of the LCA10-associated cryptic exon. These results show that while MSI1 is important for photoreceptor alternative splicing and homeostasis, it is not a major driver of the recognition of the CEP290 cryptic splice site and the manifestation of LCA10. HIGHLIGHTS ▪ The human retina expresses a unique set of gene isoforms ▪ Musashi-1 regulates alternative splicing in 3D human retinal organoids ▪ Musashi-1 knockdown in 3D retinal organoids affects gene splicing and homeostasis in photoreceptors ▪ Musashi-1 may regulate alternative splicing of cryptic exons in retina but not in LCA10

Abstract The photoreceptor outer segment is a highly specialized primary cilium essential for phototransduction and vision. Biallelic pathogenic variants in the cilia-associated gene CEP290 cause non-syndromic Leber congenital amaurosis 10 (LCA10) and syndromic diseases, where the retina is also affected. While RNA antisense oligonucleotides and gene editing are potential treatment options for the common deep intronic variant c.2991+1655A>G in CEP290 , there is a need for variant-independent approaches that could be applied to a broader spectrum of ciliopathies. Here, we generated several distinct human models of CEP290 -related retinal disease and investigated the effects of the flavonoid eupatilin as a potential treatment. Eupatilin improved cilium formation and length in CEP290 LCA10 patient-derived fibroblasts, in gene-edited CEP290 knockout (CEP290 KO) RPE1 cells, and in both CEP290 LCA10 and CEP290 KO iPSCs-derived retinal organoids. Furthermore, eupatilin reduced rhodopsin retention in the outer nuclear layer of CEP290 LCA10 retinal organoids. Eupatilin altered gene transcription in retinal organoids, by modulating the expression of rhodopsin, and by targeting cilia and synaptic plasticity pathways. This work sheds light into the mechanism of action of eupatilin, and supports its potential as a variant-independent approach for CEP290 -associated ciliopathies. Abstract Figure

Abstract Fuchs endothelial corneal dystrophy (FECD) is an age-related cause of vision loss, and the most common repeat expansion-mediated disease in humans characterised to date. Up to 80% of European FECD cases have been attributed to expansion of a non-coding CTG repeat element (termed CTG18.1) located within the ubiquitously expressed transcription factor encoding gene, TCF4 . The non-coding nature of the repeat and the transcriptomic complexity of TCF4 have made it extremely challenging to experimentally decipher the molecular mechanisms underlying this disease. Here we comprehensively describe CTG18.1 expansion-driven molecular components of disease within primary patient-derived corneal endothelial cells (CECs), generated from a large cohort of individuals with CTG18.1-expanded (Exp+) and CTG 18.1-independent (Exp-) FECD. We employ long-read, short-read, and spatial transcriptomic techniques to interrogate expansion-specific transcriptomic biomarkers. Interrogation of long-read sequencing and alternative splicing analysis of short-read transcriptomic data together reveals the global extent of altered splicing occurring within Exp+ FECD, and unique transcripts associated with CTG18.1-expansions. Similarly, differential gene expression analysis highlights the total transcriptomic consequences of Exp+ FECD within CECs. Furthermore, differential exon usage, pathway enrichment and spatial transcriptomics reveal TCF4 isoform ratio skewing solely in Exp+ FECD with potential downstream functional consequences. Lastly, exome data from 134 Exp- FECD cases identified rare (minor allele frequency <0.005) and potentially deleterious (CADD>15) TCF4 variants in 7/134 FECD Exp- cases, suggesting that TCF4 variants independent of CTG18.1 may increase FECD risk. In summary, our study supports the hypothesis that at least two distinct pathogenic mechanisms, RNA toxicity and TCF4 isoform-specific dysregulation, both underpin the pathophysiology of FECD. We anticipate these data will inform and guide the development of translational interventions for this common triplet-repeat mediated disease. Author’s summary Fuchs endothelial corneal dystrophy (FECD) leads to vision loss and is the most common repeat expansion-mediated disease characterised to date; most individuals with FECD harbour a non-coding CTG repeat expansion within the gene TCF4 . FECD represents an important paradigm for other rare and devastating neurological repeat-mediated diseases, given its relatively mild and tissue-specific nature. Intriguingly, despite TCF4 being ubiquitously expressed, individuals with FECD only experience corneal disease, and the biological reason for this tissue-specificity remains elusive. Here, we use tissue from 31 individuals with FECD to perform complementary long-read, short-read and spatial transcriptomic analyses to enhance our understanding of mechanisms underpinning this disease. These data highlight that at least two mechanisms, RNA toxicity and TCF4 isoform dysregulation, underlie the disease state in affected corneal cells. Furthermore, TCF4 isoform skewing, with evidence of downregulation, suggests this mechanism in part may explain the unique vulnerability of the cornea. In addition, 7/134 FECD expansion negative cases were identified to harbour rare and potentially deleterious TCF4 variants, further supporting the hypothesis that dysregulation of TCF4 may be key to FECD pathophysiology. Biological insights presented here will guide the development of personalised FECD therapies and may inform the development of repeat-expansion mediated therapies more broadly.

ABSTRACT The c.5461-10T>C p.[Thr1821Aspfs*6,Thr1821Valfs*13] variant has been identified as the most common severe Stargardt disease type 1 (STGD1)-associated variant in ABCA4 . STGD1 is the most recurrent hereditary form of maculopathy and so far, no treatment is available for STGD1. In STGD1 patients homozygous for this variant, the onset of the disease typically is in childhood and patients are legally blind by early adulthood. The variant leads to exon skipping and generates out-of-frame ABCA4 transcripts that prevent the translation of functional ABCA4 protein. We applied antisense oligonucleotides (AONs) to restore the wild-type RNA splicing in ABCA4 c.5461-10T>C. The effect of AONs was investigated in vitro using an ABCA4 midigene model and 3D human retinal organoids (ROs) homozygous for the ABCA4 c.5461-10T>C variant. The mRNA in untreated ROs contained only disease-associated isoforms, whereas the organoids treated with the lead AON sequence showed 53% splicing correction and restoration of ABCA4 protein. Collectively, these data identified the lead candidate QR-1011 as a potent splice-correcting AON to be further developed as therapeutic intervention for patients harboring the severe ABCA4 c.5461-10T>C variant.