Abstract Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a major neurodegenerative disease for which there is currently no effective treatment. The main feature of the disease is the loss of motor neurons in the central nervous system (CNS), but other CNS components and the immune system also appear to be involved in the pathogenesis of the disease. The blood-brain barrier (BBB) is formed by specialized brain microvascular endothelial cells (BMECs) and plays a crucial role in maintaining homeostasis within the central nervous system (CNS). Autopsy studies have reported BBB abnormalities in ALS patients, and studies in animal models suggest that BBB breakdown may precede neurodegeneration. However, the difficulty of obtaining patient samples has hampered further studies. We used the method of differentiating BMEC-like cells from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), which have robust barrier functions and express adhesion molecules necessary for immune cell adhesion, to investigate BBB functions in ALS patients. We also established a method using automated analysis techniques to analyze immune cell adhesion to the BBB in multiple samples simultaneously and with minimal bias. BMEC-like cells derived from ALS patients carrying TARDBP N345K/WT mutations exhibited increased permeability to small molecules due to loss of tight junction, as well as increased expression of cell surface adhesion molecules, leading to enhanced immune cell adhesion. BMEC-like cells derived from hiPSCs with other types of TARDBP gene mutations ( TARDBP K263E/K263E and TARDBP G295S/G295S ) introduced by genome editing technology did not show such BBB dysfunction compared to the isogenic control. These results indicate that our model can recapitulate BBB abnormalities reported in ALS patients using patient ( TARDBP N345K/WT ) -derived hiPSCs and that two types of missense mutation, TARDBP K263E/K263E and TARDBP G295S/G295S , do not contribute to the BBB dysfunction. This novel ALS patient-derived BBB model is useful for the challenging analysis of the involvement of BBB dysfunction in the pathogenesis and to promote therapeutic drug discovery.

Abstract Neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD) is an autoimmune astrocytopathy caused by antibodies against the aquaporin 4(AQP4) in end-feet of astrocytes. Breakdown of the blood–brain barrier (BBB) allowing ingress of AQP4 antibodies into the central nervous system (CNS) plays a key role in NMOSD. Although IL-6 blockade therapies such as satralizumab are effective in NMOSD, the therapeutic mechanism of IL-6 blockade, especially with respect to BBB disruption, are not fully understood because of the lack of the human models that are specialized to evaluate the BBB function. We constructed new in vitro human BBB models for evaluating continued barrier function, leukocyte transmigration and intracerebral transferability of IgGs utilizing the newly established triple co-culture system. In vitro and vivo experiments revealed that NMO-IgG increased intracerebral transferability of satralizumab, and that satralizumab suppressed the NMO-IgG-induced transmigration of T cells and barrier dysfunction. These results suggest that satralizumab, which can pass through the BBB in the presence of NMO-IgG, suppresses the barrier dysfunction and the disrupting controlled cellular infiltration at the BBB, leading to prevention of onset of NMOSD. One sentence summary Satralizumab and IL-6 blockade prevent lymphocyte migration and barrier dysfunction induced by NMO-IgG in EAE and novel triple co-culture BBB models.

Objective This study investigated the effects of early treatment and pathophysiology on eosinophilic granulomatosis with polyangiitis neuropathy (EGPA-N). Methods Twenty-six consecutive patients with EGPA-N were diagnosed and treated within a day of admission and underwent clinical analysis. Peripheral nerve recovery rates were evaluated after early treatment by identifying the damaged peripheral nerve through detailed neurological findings. Results The eosinophil count at onset was significantly correlated with the total number of damaged nerves. There was a strong correlation between the timing of treatment and the recovery rate in patients who started treatment within 50 days, as the recovery rate did not increase after 50 days of treatment. Antineutrophil cytoplasmic antibodies (ANCA)-negative cases showed significantly higher recovery rates than ANCA-positive cases. Vasculitis was detected in 67% of ANCA-positive and 29% of ANCA-negative patients in the sural nerve and skin biopsy specimen. In addition, infiltration of eosinophils into peripheral nerve tissues was observed in 40% of ANCA-negative patients, whereas it was absent in ANCA-positive patients. Intrafascicular oedema was found in 95% of all patients. Discussion Our results suggest three pathological pathways: (1) ischaemic peripheral nerve due to vasculitis mainly in ANCA-positive cases, (2) direct infiltration and degranulation of eosinophils in ANCA-negative cases and (3) progression of axonal ischaemia due to intrafascicular oedema in both cases. The study also found that ANCA-negative cases exhibited better responsiveness to acute-phase treatment than ANCA-positive cases. It is essential to treat patients with EGPA-N as early as possible because the patients could recover time-dependently within 50 days of the onset.