Abstract Blood-brain barrier (BBB) dysfunction is well-known in Alzheimer’s disease (AD), but the precise molecular changes contributing to its pathophysiology are unclear. To understand the transcriptional changes in brain vascular cells, we performed single nucleus RNA sequencing (snRNAseq) of temporal cortex tissue in 24 AD and control brains resulting in 79,751 nuclei, 4,604 of which formed three distinct vascular clusters characterized as activated pericytes, endothelia and resting pericytes. We identified differentially expressed genes (DEGs) and their enriched pathways in these clusters and detected the most transcriptional changes within activated pericytes. Using our data and a knowledge-based predictive algorithm, we discovered and prioritized molecular interactions between vascular and astrocyte clusters, the main cell types of the gliovascular unit (GVU) of the BBB. Vascular targets predicted to interact with astrocytic ligands have biological functions in signalling, angiogenesis, amyloid ß metabolism and cytoskeletal structure. Top astrocytic and vascular interacting molecules include both novel and known AD risk genes such as APOE , APP and ECE1 . Our findings provide information on transcriptional changes in predicted vascular-astrocytic partners at the GVU, bringing insights to the molecular mechanisms of BBB breakdown in AD. Graphical Abstract Pericytes (yellow), endothelia (salmon) and astrocytes (purple) that form the gliovascular unit (GVU) at the blood brain barrier (BBB) were interrogated for their differentially expressed genes (DEG) and vascular cell (pericyte or endothelia) to astrocyte interactions using single nucleus RNA sequencing (RNAseq) transcriptome obtained from brains of Alzheimer’s disease (AD) patients and controls. We identified many upregulated (red) or downregulated (blue) DEGs in AD brains in these cell types. These genes have known biological functions in amyloid ß (Aß) clearance, immune modulation, astrogliosis and neuronal death. Novel predicted interactions were identified between vascular cells and astrocytic DEGs. Collectively, our findings highlight the vast transcriptome changes that occur at the GVU and provide mechanistic insights into BBB dysfunction in AD. This figure was created with Biorender.com.

INTRODUCTION: Multi-omics studies in Alzheimer's disease (AD) revealed many potential disease pathways and therapeutic targets. Despite their promise of precision medicine, these studies lacked African Americans (AA) and Latin Americans (LA), who are disproportionately affected by AD. METHODS: To bridge this gap, Accelerating Medicines Partnership in AD (AMP-AD) expanded brain multi-omics profiling to multi-ethnic donors. RESULTS: We generated multi-omics data and curated and harmonized phenotypic data from AA (n=306), LA (n=326), or AA and LA (n=4) brain donors plus Non-Hispanic White (n=252) and other (n=20) ethnic groups, to establish a foundational dataset enriched for AA and LA participants. This study describes the data available to the research community, including transcriptome from three brain regions, whole genome sequence, and proteome measures. DISCUSSION: Inclusion of traditionally underrepresented groups in multi-omics studies is essential to discover the full spectrum of precision medicine targets that will be pertinent to all populations affected with AD.

Abstract INTRODUCTION Multi‐omics studies in Alzheimer's disease (AD) revealed many potential disease pathways and therapeutic targets. Despite their promise of precision medicine, these studies lacked Black Americans (BA) and Latin Americans (LA), who are disproportionately affected by AD. METHODS To bridge this gap, Accelerating Medicines Partnership in Alzheimer's Disease (AMP‐AD) expanded brain multi‐omics profiling to multi‐ethnic donors. RESULTS We generated multi‐omics data and curated and harmonized phenotypic data from BA ( n = 306), LA ( n = 326), or BA and LA ( n = 4) brain donors plus non‐Hispanic White ( n = 252) and other ( n = 20) ethnic groups, to establish a foundational dataset enriched for BA and LA participants. This study describes the data available to the research community, including transcriptome from three brain regions, whole genome sequence, and proteome measures. DISCUSSION The inclusion of traditionally underrepresented groups in multi‐omics studies is essential to discovering the full spectrum of precision medicine targets that will be pertinent to all populations affected with AD. Highlights Accelerating Medicines Partnership in Alzheimer's Disease Diversity Initiative led brain tissue profiling in multi‐ethnic populations. Brain multi‐omics data is generated from Black American, Latin American, and non‐Hispanic White donors. RNA, whole genome sequencing and tandem mass tag proteomicsis completed and shared. Multiple brain regions including caudate, temporal and dorsolateral prefrontal cortex were profiled.

Alzheimer's disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease, yet our comprehension predominantly relies on studies within the non-Hispanic White (NHW) population. Here we aimed to provide comprehensive insights into the proteomic landscape of AD across diverse racial and ethnic groups.

Abstract Microglia have fundamental roles in health and disease, however effects of age, sex and genetic factors on human microglia have not been fully explored. We applied bulk and single cell approaches to comprehensively characterize human microglia transcriptomes and their associations with age, sex and APOE . We identified a novel microglial signature, characterized its expression in bulk tissue and single cell microglia transcriptomes. We discovered microglial co-expression network modules associated with age, sex and APOE -ε4 that are enriched for lipid and carbohydrate metabolism genes. Integrated analyses of modules with single cell transcriptomes revealed significant overlap between age-associated module genes and both pro-inflammatory and disease-associated microglial clusters. These modules and clusters harbor known neurodegenerative disease genes including APOE, PLCG2 and BIN1 . Meta-analyses with published bulk and single cell microglial datasets further supported our findings. Thus, these data represent a well-characterized human microglial transcriptome resource; and highlight age, sex and APOE -related microglial immunometabolism perturbations with potential relevance in neurodegeneration.

Abstract INTRODUCTION Alzheimer's disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease, yet our comprehension predominantly relies on studies within non‐Hispanic White (NHW) populations. Here we provide an extensive survey of the proteomic landscape of AD across diverse racial/ethnic groups. METHODS Two cortical regions, from multiple centers, were harmonized by uniform neuropathological diagnosis. Among 998 unique donors, 273 donors self‐identified as African American, 229 as Latino American, and 434 as NHW. RESULTS While amyloid precursor protein and the microtubule‐associated protein tau demonstrated higher abundance in AD brains, no significant race‐related differences were observed. Further proteome‐wide and focused analyses (specific amyloid beta [Aβ] species and the tau domains) supported the absence of racial differences in these AD pathologies within the brain proteome. DISCUSSION Our findings indicate that the racial differences in AD risk and clinical presentation are not underpinned by dramatically divergent patterns in the brain proteome, suggesting that other determinants account for these clinical disparities. Highlights We present a large‐scale proteome (∼10,000 proteins) of DLPFC (998) and STG (244) across AD cases. About 50% of samples were from racially and ethnically diverse brain donors. Key AD proteins (amyloid and tau) correlated with CERAD and Braak stages. No significant race‐related differences in amyloid and tau protein levels were observed in AD brains. AD‐associated protein changes showed a strong correlation between the brain proteomes of African American and White individuals. This dataset advances understanding of ethnoracial‐specific AD pathways and potential therapies.