Objective: The aim of this study was to search for genes/variants that modify the effect of LRRK2 mutations in terms of penetrance and age-at-onset of Parkinson's disease. Methods: We performed the first genome-wide association study of penetrance and age-at-onset of Parkinson's disease in LRRK2 mutation carriers (776 cases and 1,103 non-cases at their last evaluation). Cox proportional hazard models and linear mixed models were used to identify modifiers of penetrance and age-at-onset of LRRK2 mutations, respectively. We also investigated whether a polygenic risk score derived from a published genome-wide association study of Parkinson's disease was able to explain variability in penetrance and age-at-onset in LRRK2 mutation carriers. Results: A variant located in the intronic region of CORO1C on chromosome 12 (rs77395454; P-value=2.5E-08, beta=1.27, SE=0.23, risk allele: C) met genome-wide significance for the penetrance model. A region on chromosome 3, within a previously reported linkage peak for Parkinson's disease susceptibility, showed suggestive associations in both models (penetrance top variant: P-value=1.1E-07; age-at-onset top variant: P-value=9.3E-07). A polygenic risk score derived from publicly available Parkinson's disease summary statistics was a significant predictor of penetrance, but not of age-at-onset. Interpretation: This study suggests that variants within or near CORO1C may modify the penetrance of LRRK2 mutations. In addition, common Parkinson's disease associated variants collectively increase the penetrance of LRRK2 mutations.

Abstract INTRODUCTION The difference in APOEε4 risk for Alzheimer disease (AD) between different populations is associated with APOEε4 local ancestry (LA). We examined LA SNPs with significant frequency differences between African and European/Japanese APOEε4 haplotypes for areas of differential regulation. METHODS We performed two enhancer Massively Parallel Reporter Assay (MPRA) approaches, supplemented with single fragment reporter assays. We utilized Capture C analyses to support interactions with the APOE promoter. RESULTS The TOMM40 intron 2 and 3 region showed increased enhancer activity in the European/Japanese versus African LA haplotypes in astrocytes and microglia. This region overlaps with APOE promoter interactions as assessed by Capture C analysis. Single variant analyses pinpoints rs2075650/rs157581, and rs59007384 as functionally different on these haplotypes. DISCUSSION Both differential regulatory function and Capture C data support an intronic region in TOMM40 as contributing to the differential APOE expression between African and European/Japanese LA.

Abstract Alzheimer’s Disease (AD) exhibits a complex molecular and phenotypic profile. Investigating gene expression plays a crucial role in unraveling the disease’s etiology and progression. Transcriptome data across ethnic groups lack, negatively impacting equity in intervention and research. We employed 565 brains across six U.S. brain banks ( n= 399 non-Hispanic Whites, n =113 Hispanics, n= 12 African Americans) to generated bulk RNA sequencing from prefrontal cortex. We sought to identify cross-ancestry and ancestry-specific differentially expressed genes (DEG) across Braak stages, adjusting for sex, age at death, and RNA quality metrics. We further validated our findings using the Religious Orders Study/Memory Aging Project brains (ROS/MAP; n= 1,095) and performed metanalysis ( n= 1,660). We conducted Gene Set and Variation and Enrichment analysis (GSVA; GSEA). We employed a machine-learning approach for phenotype prediction and gene prioritization to construct a polytranscriptomics risk score (PTRS) splitting our sample into training and testing sub-samples, either randomly or by ethnicity (“ancestry-agnostic” and “ancestry-aware”, respectively). Lastly, we validated top DEG using single-nucleus RNA sequencing (snRNAseq) data. We identified several DEG associated with Braak staging: AD-known genes VGF ( P adj =3.78E- 07) and ADAMTS2 ( P ad j =1.21E-04) were consistently differentially expressed across statistical models, ethnicities, and replicated in ROS/MAP. Genes from the heat shock protein ( HSP ) family, e.g. HSPB7 ( P adj =3.78E-07), were the top differentially expressed genes and replicated in ROS/MAP. Ethnic-stratified analyses prioritized TNFSF14 and SPOCD1 as top Hispanics DEG. GSEA highlighted “ Alzheimer disease ” ( P adj =4.24E-06) and “ TYROBP causal network in microglia ” ( P adj =1.68E-08) pathways. Up- and down-regulated genes were enriched in several pathways (e.g. “ Immune response activation signal pathways” , “ Vesicle-mediated transport in synapse ”, “ cognition ”). Ancestry-agnostic and ancestry-aware PTRS effectively classified brains (AUC=0.77 and 0.73 respectively) and replicated in ROS/MAP. snRNAseq validated prioritized genes, including VGF ( downregulated in neurons; P adj =1.1 E-07). This is the largest diverse AD transcriptome in post-mortem brain tissue, to our knowledge. We identified perturbated genes, pathways and network expressions in AD brains resulting in cross- ethnic and ethnic-specific findings, ultimately highlighting the diversity within AD pathogenesis. The latter underscores the need for an integrative and personalized approach in AD studies.

Alzheimer disease (AD) is the leading cause of dementia in the elderly and occurs in all ethnic and racial groups. ApoE ε4 is the most significant genetic risk factor for late-onset AD and shows the strongest effect among East Asian populations followed by non-Hispanic White populations and has a relatively lower effect in African descent populations. Admixture analysis in the African American and Puerto Rican populations showed that the variation in ε4 risk is correlated with the genetic ancestral background local to the ApoE gene. Native American populations are substantially underrepresented in AD genetic studies. The Peruvian population with up to ~80 of Amerindian ancestry provides a unique opportunity to assess the role of Amerindian ancestry in Alzheimer disease. In this study, we assess the effect of the ApoE ε4 allele on AD in the Peruvian population. A total of 78 AD cases and 128 unrelated cognitive healthy controls were included in the study. Genome-wide genotyping was performed using the Illumina Global screening array. Global ancestry and local ancestry analyses were assessed. The effect of the ApoE ε4 allele on Alzheimer disease was tested using a logistic regression model by adjusting for age, gender, and population substructure (first three principal components). Logistic regression results showed that the ApoE ε4 allele is significantly associated with AD in the Peruvian population with the high-risk effect (OR = 5.02, CI: 2.3-12.5, p-value = 2e-4). The average values of the local ancestries surrounding the ApoE gene (chr19:44Mb-46Mb) have the highest proportion of Amerindian (60.6%), followed by European (33.9%) and African (5.5%) ancestral backgrounds. Our results showed that the risk for AD from ApoE ε4 in Peruvians is higher than we have observed in non-Hispanic White populations. Given the high admixture of Amerindian ancestry in the Peruvian population, it suggests that the Amerindian local ancestry is contributing to a strong risk for AD in ApoE ε4 carriers. Our data also support the findings of an interaction between the genetic risk allele ApoE ε4 and the ancestral backgrounds located around the genomic region of the ApoE gene.

Abstract Background European local ancestry (ELA) surrounding APOE4 is associated with a higher risk for Alzheimer Disease (AD) compared to African local ancestry (ALA). We previously demonstrated significantly higher APOE4 expression in ELA vs ALA in the frontal cortex of APOE4/4 AD patients. Differences in chromatin accessibility could contribute to these differences in APOE4 expression. Methods We performed single nuclei Assays for Transposase Accessible Chromatin sequencing (snATAC-seq) and single nuclei RNA sequencing (snRNA-seq) from frozen frontal cortex of six ALA and six ELA AD patients, all homozygous for local ancestry and APOE4 . Results We demonstrated that APOE4 , including its promoter area, has greater chromatin accessibility in ELA vs ALA astrocytes. This increased accessibility in ELA astrocytes extended genome wide. Genes with increased accessibility and expression in ELA in astrocytes were enriched for synaptic function, cholesterol processing and astrocyte reactivity. Conclusion Our results suggest that increased chromatin accessibility of APOE4 in astrocyte with the ELA contributes to the observed elevated APOE4 expression, corresponding to the increased AD risk in ELA vs ALA APOE4/4 carriers.

Background: The ancestral genetic heterogeneity (admixture) of Caribbean Hispanics makes studies of this population critical to the discovery of ancestry-specific genetic factors in Alzheimer disease. In this study, we performed whole genome sequencing in multiplex Caribbean Hispanic Puerto Rican families to identify rare causal variants influencing Alzheimer disease through linkage and segregation-based approaches. Methods: As part of the Puerto Rican Alzheimer Disease Initiative, whole genome sequencing data were generated for 100 individuals (61 affected) from 23 Puerto Rican families. To identify the genetic loci likely to carry risk variants, we performed a parametric multipoint affected individuals-only linkage analysis using MERLIN software. Following the linkage analysis, we identified the consensus region (heterogeneity logarithm of the odds score (HLOD) > 5.1), annotated variants using Ensembl Variant Effect Predictor, and combined annotation dependent depletion score (CADD). Finally, we prioritized variants according to allele frequency (< 0.01), function (CADD > 10), and complete segregation among affected individuals. Results: A locus at 9p21 produced a linkage HLOD score of 5.1 in the parametric affecteds-only multipoint affected individuals-only model supported by 9 families. Through the prioritization step, we selected 36 variants (22 genic variants). Candidate genes in the regions include C9orf72, UNC13B, and ELAVL2. Conclusions: Linkage analysis of Caribbean Hispanics Puerto Rican families confirmed previously reported linkage to 9p21 in non-Hispanic White and Israeli-Arap families. Our results suggest several candidates in the region as conferring AD risk. Identified putative damaging rare variants in multiplex families indicates the critical role of rare variation in Alzheimer disease etiology.