Summary

 In the past 8 years, both the International Working Group (IWG) and the US National Institute on Aging–Alzheimer's Association have contributed criteria for the diagnosis of Alzheimer's disease (AD) that better define clinical phenotypes and integrate biomarkers into the diagnostic process, covering the full staging of the disease. This Position Paper considers the strengths and limitations of the IWG research diagnostic criteria and proposes advances to improve the diagnostic framework. On the basis of these refinements, the diagnosis of AD can be simplified, requiring the presence of an appropriate clinical AD phenotype (typical or atypical) and a pathophysiological biomarker consistent with the presence of Alzheimer's pathology. We propose that downstream topographical biomarkers of the disease, such as volumetric MRI and fluorodeoxyglucose PET, might better serve in the measurement and monitoring of the course of disease. This paper also elaborates on the specific diagnostic criteria for atypical forms of AD, for mixed AD, and for the preclinical states of AD.

Abstract Objective Develop a cerebrospinal fluid biomarker signature for mild Alzheimer's disease (AD) in Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) subjects. Methods Amyloid‐β 1 to 42 peptide (Aβ 1–42 ), total tau (t‐tau), and tau phosphorylated at the threonine 181 were measured in (1) cerebrospinal fluid (CSF) samples obtained during baseline evaluation of 100 mild AD, 196 mild cognitive impairment, and 114 elderly cognitively normal (NC) subjects in ADNI; and (2) independent 56 autopsy‐confirmed AD cases and 52 age‐matched elderly NCs using a multiplex immunoassay. Detection of an AD CSF profile for t‐tau and Aβ 1–42 in ADNI subjects was achieved using receiver operating characteristic cut points and logistic regression models derived from the autopsy‐confirmed CSF data. Results CSF Aβ 1–42 was the most sensitive biomarker for AD in the autopsy cohort of CSF samples: receiver operating characteristic area under the curve of 0.913 and sensitivity for AD detection of 96.4%. In the ADNI cohort, a logistic regression model for Aβ 1–42 , t‐tau, and APO ε 4 allele count provided the best assessment delineation of mild AD. An AD‐like baseline CSF profile for t‐tau/Aβ 1–42 was detected in 33 of 37 ADNI mild cognitive impairment subjects who converted to probable AD during the first year of the study. Interpretation The CSF biomarker signature of AD defined by Aβ 1–42 and t‐tau in the autopsy‐confirmed AD cohort and confirmed in the cohort followed in ADNI for 12 months detects mild AD in a large, multisite, prospective clinical investigation, and this signature appears to predict conversion from mild cognitive impairment to AD. Ann Neurol 2009

Bapineuzumab, a humanized anti–amyloid-beta monoclonal antibody, is in clinical development for the treatment of Alzheimer's disease.

Abstract Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia. However, the etiopathogenesis of this devastating disease is not fully understood. Recent studies in rodents suggest that alterations in the gut microbiome may contribute to amyloid deposition, yet the microbial communities associated with AD have not been characterized in humans. Towards this end, we characterized the bacterial taxonomic composition of fecal samples from participants with and without a diagnosis of dementia due to AD. Our analyses revealed that the gut microbiome of AD participants has decreased microbial diversity and is compositionally distinct from control age- and sex-matched individuals. We identified phylum- through genus-wide differences in bacterial abundance including decreased Firmicutes, increased Bacteroidetes, and decreased Bifidobacterium in the microbiome of AD participants. Furthermore, we observed correlations between levels of differentially abundant genera and cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers of AD. These findings add AD to the growing list of diseases associated with gut microbial alterations, as well as suggest that gut bacterial communities may be a target for therapeutic intervention.

Objective Neurofilament light chains (NfL) are unique to neuronal cells, are shed to the cerebrospinal fluid (CSF), and are detectable at low concentrations in peripheral blood. Various diseases causing neuronal damage have resulted in elevated CSF concentrations. We explored the value of an ultrasensitive single‐molecule array (Simoa) serum NfL (sNfL) assay in multiple sclerosis (MS). Methods sNfL levels were measured in healthy controls (HC, n = 254) and two independent MS cohorts: (1) cross‐sectional with paired serum and CSF samples (n = 142), and (2) longitudinal with repeated serum sampling (n = 246, median follow‐up = 3.1 years, interquartile range [IQR] = 2.0–4.0). We assessed their relation to concurrent clinical, imaging, and treatment parameters and to future clinical outcomes. Results sNfL levels were higher in both MS cohorts than in HC ( p < 0.001). We found a strong association between CSF NfL and sNfL (β = 0.589, p < 0.001). Patients with either brain or spinal (43.4pg/ml, IQR = 25.2–65.3) or both brain and spinal gadolinium‐enhancing lesions (62.5pg/ml, IQR = 42.7–71.4) had higher sNfL than those without (29.6pg/ml, IQR = 20.9–41.8; β = 1.461, p = 0.005 and β = 1.902, p = 0.002, respectively). sNfL was independently associated with Expanded Disability Status Scale (EDSS) assessments (β = 1.105, p < 0.001) and presence of relapses (β = 1.430, p < 0.001). sNfL levels were lower under disease‐modifying treatment (β = 0.818, p = 0.003). Patients with sNfL levels above the 80th, 90th, 95th, 97.5th, and 99th HC‐based percentiles had higher risk of relapses (97.5th percentile: incidence rate ratio = 1.94, 95% confidence interval [CI] = 1.21–3.10, p = 0.006) and EDSS worsening (97.5th percentile: OR = 2.41, 95% CI = 1.07–5.42, p = 0.034). Interpretation These results support the value of sNfL as a sensitive and clinically meaningful blood biomarker to monitor tissue damage and the effects of therapies in MS. Ann Neurol 2017;81:857–870

Summary

Background

 CSF and PET biomarkers of amyloid β and tau accurately detect Alzheimer's disease pathology, but the invasiveness, high cost, and poor availability of these detection methods restrict their widespread use as clinical diagnostic tools. CSF tau phosphorylated at threonine 181 (p-tau181) is a highly specific biomarker for Alzheimer's disease pathology. We aimed to assess whether blood p-tau181 could be used as a biomarker for Alzheimer's disease and for prediction of cognitive decline and hippocampal atrophy. 

Methods

 We developed and validated an ultrasensitive blood immunoassay for p-tau181. Assay performance was evaluated in four clinic-based prospective cohorts. The discovery cohort comprised patients with Alzheimer's disease and age-matched controls. Two validation cohorts (TRIAD and BioFINDER-2) included cognitively unimpaired older adults (mean age 63–69 years), participants with mild cognitive impairment (MCI), Alzheimer's disease, and frontotemporal dementia. In addition, TRIAD included healthy young adults (mean age 23 years) and BioFINDER-2 included patients with other neurodegenerative disorders. The primary care cohort, which recruited participants in Montreal, Canada, comprised control participants from the community without a diagnosis of a neurological condition and patients referred from primary care physicians of the Canadian National Health Service for specialist care. Concentrations of plasma p-tau181 were compared with established CSF and PET biomarkers and longitudinal measurements using Spearman correlation, area under the curve (AUC), and linear regression analyses. 

Findings

 We studied 37 individuals in the discovery cohort, 226 in the first validation cohort (TRIAD), 763 in the second validation cohort (BioFINDER-2), and 105 in the primary care cohort (n=1131 individuals). In all cohorts, plasma p-tau181 showed gradual increases along the Alzheimer's disease continuum, from the lowest concentrations in amyloid β-negative young adults and cognitively unimpaired older adults, through higher concentrations in the amyloid β-positive cognitively unimpaired older adults and MCI groups, to the highest concentrations in the amyloid β-positive MCI and Alzheimer's disease groups (p<0·001, Alzheimer's disease vs all other groups). Plasma p-tau181 distinguished Alzheimer's disease dementia from amyloid β-negative young adults (AUC=99·40%) and cognitively unimpaired older adults (AUC=90·21–98·24% across cohorts), as well as other neurodegenerative disorders, including frontotemporal dementia (AUC=82·76–100% across cohorts), vascular dementia (AUC=92·13%), progressive supranuclear palsy or corticobasal syndrome (AUC=88·47%), and Parkinson's disease or multiple systems atrophy (AUC=81·90%). Plasma p-tau181 was associated with PET-measured cerebral tau (AUC=83·08–93·11% across cohorts) and amyloid β (AUC=76·14–88·09% across cohorts) pathologies, and 1-year cognitive decline (p=0·0015) and hippocampal atrophy (p=0·015). In the primary care cohort, plasma p-tau181 discriminated Alzheimer's disease from young adults (AUC=100%) and cognitively unimpaired older adults (AUC=84·44%), but not from MCI (AUC=55·00%). 

Interpretation

 Blood p-tau181 can predict tau and amyloid β pathologies, differentiate Alzheimer's disease from other neurodegenerative disorders, and identify Alzheimer's disease across the clinical continuum. Blood p-tau181 could be used as a simple, accessible, and scalable test for screening and diagnosis of Alzheimer's disease. 

Funding

 Alzheimer Drug Discovery Foundation, European Research Council, Swedish Research Council, Swedish Alzheimer Foundation, Swedish Dementia Foundation, Alzheimer Society Research Program.

Background

 Overweight and obesity are epidemic in Western societies and constitute a major public health problem because of adverse effects on vascular health. Vascular factors may play a role in the development of a rapidly growing disease of late life, Alzheimer disease (AD). Using body mass index (BMI, calculated as weight in kilograms divided by the square of height in meters), we examined whether overweight is a risk factor for dementia and AD. 

Methods

 The relationship between BMI and dementia risk was investigated in a representative cohort of 392 nondemented Swedish adults who were followed up from age 70 to 88 years, with the use of neuropsychiatric, anthropometric, and other measurements. Multivariate Cox proportional hazards regression analyses included BMI, blood pressure, cardiovascular disease, cigarette smoking, socioeconomic status, and treatment for hypertension. 

Results:

 During the 18-year follow-up (4184.8 risk-years), 93 participants were diagnosed as having dementia. Women who developed dementia between ages 79 and 88 years were overweight, with a higher average BMI at age 70 years (27.7 vs 25.7;P= .007), 75 years (27.9 vs 25.0;P<.001), and 79 years (26.9 vs 25.1;P= .02) compared with nondemented women. A higher degree of overweight was observed in women who developed AD at 70 years (29.3;P= .009), 75 years (29.6;P<.001), and 79 years (28.2;P= .003) compared with nondemented women. For every 1.0 increase in BMI at age 70 years, AD risk increased by 36%. These associations were not found in men. 

Conclusions

 Overweight is epidemic in Western societies. Our data suggest that overweight at high ages is a risk factor for dementia, particularly AD, in women. This may have profound implications for dementia prevention.

Plasma phosphorylated tau181 (P-tau181) might be increased in Alzheimer’s disease (AD), but its usefulness for differential diagnosis and prognosis is unclear. We studied plasma P-tau181 in three cohorts, with a total of 589 individuals, including cognitively unimpaired participants and patients with mild cognitive impairment (MCI), AD dementia and non-AD neurodegenerative diseases. Plasma P-tau181 was increased in preclinical AD and further increased at the MCI and dementia stages. It correlated with CSF P-tau181 and predicted positive Tau positron emission tomography (PET) scans (area under the curve (AUC) = 0.87–0.91 for different brain regions). Plasma P-tau181 differentiated AD dementia from non-AD neurodegenerative diseases with an accuracy similar to that of Tau PET and CSF P-tau181 (AUC = 0.94–0.98), and detected AD neuropathology in an autopsy-confirmed cohort. High plasma P-tau181 was associated with subsequent development of AD dementia in cognitively unimpaired and MCI subjects. In conclusion, plasma P-tau181 is a noninvasive diagnostic and prognostic biomarker of AD, which may be useful in clinical practice and trials. Plasma P-tau18 level increased with progression of Alzheimer’s disease (AD) and differentiated AD dementia from other neurodegenerative diseases, supporting its further development as a blood-based biomarker for AD.

There are limitations in current diagnostic testing approaches for Alzheimer disease (AD).To examine plasma tau phosphorylated at threonine 217 (P-tau217) as a diagnostic biomarker for AD.Three cross-sectional cohorts: an Arizona-based neuropathology cohort (cohort 1), including 34 participants with AD and 47 without AD (dates of enrollment, May 2007-January 2019); the Swedish BioFINDER-2 cohort (cohort 2), including cognitively unimpaired participants (n = 301) and clinically diagnosed patients with mild cognitive impairment (MCI) (n = 178), AD dementia (n = 121), and other neurodegenerative diseases (n = 99) (April 2017-September 2019); and a Colombian autosomal-dominant AD kindred (cohort 3), including 365 PSEN1 E280A mutation carriers and 257 mutation noncarriers (December 2013-February 2017).Plasma P-tau217.Primary outcome was the discriminative accuracy of plasma P-tau217 for AD (clinical or neuropathological diagnosis). Secondary outcome was the association with tau pathology (determined using neuropathology or positron emission tomography [PET]).Mean age was 83.5 (SD, 8.5) years in cohort 1, 69.1 (SD, 10.3) years in cohort 2, and 35.8 (SD, 10.7) years in cohort 3; 38% were women in cohort 1, 51% in cohort 2, and 57% in cohort 3. In cohort 1, antemortem plasma P-tau217 differentiated neuropathologically defined AD from non-AD (area under the curve [AUC], 0.89 [95% CI, 0.81-0.97]) with significantly higher accuracy than plasma P-tau181 and neurofilament light chain (NfL) (AUC range, 0.50-0.72; P < .05). The discriminative accuracy of plasma P-tau217 in cohort 2 for clinical AD dementia vs other neurodegenerative diseases (AUC, 0.96 [95% CI, 0.93-0.98]) was significantly higher than plasma P-tau181, plasma NfL, and MRI measures (AUC range, 0.50-0.81; P < .001) but not significantly different compared with cerebrospinal fluid (CSF) P-tau217, CSF P-tau181, and tau-PET (AUC range, 0.90-0.99; P > .15). In cohort 3, plasma P-tau217 levels were significantly greater among PSEN1 mutation carriers, compared with noncarriers, from approximately 25 years and older, which is 20 years prior to estimated onset of MCI among mutation carriers. Plasma P-tau217 levels correlated with tau tangles in participants with (Spearman ρ = 0.64; P < .001), but not without (Spearman ρ = 0.15; P = .33), β-amyloid plaques in cohort 1. In cohort 2, plasma P-tau217 discriminated abnormal vs normal tau-PET scans (AUC, 0.93 [95% CI, 0.91-0.96]) with significantly higher accuracy than plasma P-tau181, plasma NfL, CSF P-tau181, CSF Aβ42:Aβ40 ratio, and MRI measures (AUC range, 0.67-0.90; P < .05), but its performance was not significantly different compared with CSF P-tau217 (AUC, 0.96; P = .22).Among 1402 participants from 3 selected cohorts, plasma P-tau217 discriminated AD from other neurodegenerative diseases, with significantly higher accuracy than established plasma- and MRI-based biomarkers, and its performance was not significantly different from key CSF- or PET-based measures. Further research is needed to optimize the assay, validate the findings in unselected and diverse populations, and determine its potential role in clinical care.