Background Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant, fully penetrant, neurodegenerative disease that most commonly affects adults in mid-life. Our aim was to identify sensitive and reliable biomarkers in premanifest carriers of mutated HTT and in individuals with early HD that could provide essential methodology for the assessment of therapeutic interventions. Methods This multicentre study uses an extensive battery of novel assessments, including multi-site 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric measures. Blinded analyses were done on the baseline cross-sectional data from 366 individuals: 123 controls, 120 premanifest (pre-HD) individuals, and 123 patients with early HD. Findings The first participant was enrolled in January, 2008, and all assessments were completed by August, 2008. Cross-sectional analyses identified significant changes in whole-brain volume, regional grey and white matter differences, impairment in a range of voluntary neurophysiological motor, and oculomotor tasks, and cognitive and neuropsychiatric dysfunction in premanifest HD gene carriers with normal motor scores through to early clinical stage 2 disease. Interpretation We show the feasibility of rapid data acquisition and the use of multi-site 3T MRI and neurophysiological motor measures in a large multicentre study. Our results provide evidence for quantifiable biological and clinical alterations in HTT expansion carriers compared with age-matched controls. Many parameters differ from age-matched controls in a graded fashion and show changes of increasing magnitude across our cohort, who range from about 16 years from predicted disease diagnosis to early HD. These findings might help to define novel quantifiable endpoints and methods for rapid and reliable data acquisition, which could aid the design of therapeutic trials. Funding CHDI/High Q Foundation.

Background TRACK-HD is a multinational prospective observational study of Huntington's disease (HD) that examines clinical and biological findings of disease progression in individuals with premanifest HD (preHD) and early-stage HD. We aimed to describe phenotypic changes in these participants over 36 months and identify baseline predictors of progression. Methods Individuals without HD but carrying the mutant huntingtin gene (classed as preHD-A if ≥10·8 years and preHD-B if <10·8 years from predicted onset), participants with early HD (classed as HD1 if they had a total functional capacity score of 11–13 and HD2 if they had a score of 7–10), and healthy control individuals were assessed at four study sites in the Netherlands, the UK, France, and Canada. We measured 36-month change for 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, and neuropsychiatric assessments and examined their prognostic value. We also assessed the relation between disease progression and the combined effect of CAG repeat length and age. All participants were analysed according to their baseline subgroups. Longitudinal results were analysed using a combination of repeated-measure weighted least squares models and, when examining risk of new diagnosis, survival analysis. Findings At baseline, 366 participants were enrolled between Jan 17, and Aug 26, 2008, and of these 298 completed 36-month follow-up: 97 controls, 58 participants with preHD-A, 46 with preHD-B, 66 with HD1, and 31 with HD2. In the preHD-B group, several quantitative motor and cognitive tasks showed significantly increased rates of decline at 36 months, compared with controls, whereas few had at 24 months. Of the cognitive measures, the symbol digit modality test was especially sensitive (adjusted mean loss 4·11 points [95% CI 1·49–6·73] greater than controls; p=0·003). Among psychiatric indicators, apathy ratings specifically showed significant increases (0·34 points [95% CI 0·02–0·66] greater than controls; p=0·038). There was little evidence of reliable change in non-imaging measures in the preHD-A group, with the exception of the speeded tapping inter-tap interval (0·01 s [95% CI 0·01–0·02] longer than controls; p=0·0001). Several baseline imaging, quantitative motor, and cognitive measures had prognostic value, independent of age and CAG repeat length, for predicting subsequent clinical diagnosis in preHD. Of these, grey-matter volume and inter-tap interval were particularly sensitive (p=0·013 and 0·002, respectively). Longitudinal change in these two measures was also greater in participants with preHD who received a diagnosis of HD during the study compared with those who did not, after controlling for CAG repeat length and age-related risk (p=0·006 and 0·0003, respectively). In early HD, imaging, quantitative motor, and cognitive measures were predictive of decline in total functional capacity and tracked longitudinal change; also, neuropsychiatric changes consistent with frontostriatal pathological abnormalities were associated with this loss of functional capacity (problem behaviours assessment composite behaviour score p<0·0001). Age and CAG repeat length explained variance in longitudinal change of multimodal measures, with the effect more prominent in preHD. Interpretation We have shown changes in several outcome measures in individuals with preHD over 36 months. These findings further our understanding of HD progression and have implications for clinical trial design. Funding CHDI Foundation.

We design and implement dynamic symmetric searchable encryption schemes that efficiently and privately search server-held encrypted databases with tens of billions of record-keyword pairs.Our basic theoretical construction supports single-keyword searches and offers asymptotically optimal server index size, fully parallel searching, and minimal leakage.Our implementation effort brought to the fore several factors ignored by earlier coarse-grained theoretical performance analyses, including lowlevel space utilization, I/O parallelism and goodput.We accordingly introduce several optimizations to our theoretically optimal construction that model the prototype's characteristics designed to overcome these factors.All of our schemes and optimizations are proven secure and the information leaked to the untrusted server is precisely quantified.We evaluate the performance of our prototype using two very large datasets: a synthesized census database with 100 million records and hundreds of keywords per record and a multi-million webpage collection that includes Wikipedia as a subset.Moreover, we report on an implementation that uses the dynamic SSE schemes developed here as the basis for supporting recent SSE advances, including complex search queries (e.g., Boolean queries) and richer operational settings (e.g., query delegation), in the above terabyte-scale databases. Scheme

TRACK-HD is a prospective observational study of Huntington's disease (HD) that examines disease progression in premanifest individuals carrying the mutant HTT gene and those with early stage disease. We report 12-month longitudinal changes, building on baseline findings.we did a 12-month follow-up of patients recruited from the four TRACK-HD study sites in Canada, France, the Netherlands, and the UK. Participants were premanifest individuals (preHD) carrying the mutant HTT gene, patients with early HD, and controls matched by age and sex with the combined preHD and early HD groups. Data were collected by use of 3T MRI and clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric measures. Statistical analysis assessed annualised change with the use of linear regression models to estimate differences between groups.116 preHD individuals, 114 early HD patients, and 115 people in the control group completed follow-up. Four preHD individuals, nine early HD patients, and eight people in the control group did not complete the follow-up. A further nine participants, who completed follow-up assessments, were unable to undergo MRI. After adjustment for demographics, annualised rates of generalised and regional brain atrophy were higher in preHD and early HD groups than in controls. Whole-brain atrophy rates were 0·20% (95% CI 0·05-0·34; p=0·0071) per year higher in preHD participants and 0·60% (0·44-0·76; p<0·0001) in early HD patients, and caudate atrophy rates were 1·37% (0·99-1·75; p<0·0001) per year higher in preHD and 2·86% (2·34-3·39; p<0·0001) in early HD. Voxel-based morphometry revealed grey-matter and white-matter atrophy, even in subjects furthest from predicted disease onset. Quantitative imaging showed statistically significant associations with disease burden, an indicator of disease pathology, and total functional capacity, a widely-used clinical measure of disease severity. Relative to controls, decline in cognition and quantitative motor function was detectable in both pre- and early HD, as was deterioration in oculomotor function in early HD.quantitative imaging showed the greatest differentiation across the spectrum of disease and functional measures of decline were sensitive in early HD, with cognitive and quantitative motor impairment also detectable in preHD. We show longitudinal change over 12 months in generalised and regional brain volume, cognition, and quantitative motor tasks in individuals many years from predicted disease onset and show the feasibility of obtaining quantifiable endpoints for future trials.

Background TRACK-HD is a prospective observational biomarker study in premanifest and early Huntington's disease (HD). In this report we define a battery of potential outcome measures for therapeutic trials. Methods We assessed longitudinal data collected at baseline, 12 months, and 24 months at sites in Leiden (Netherlands), London (UK), Paris (France), and Vancouver (Canada). Participants were individuals without HD but carrying the mutant HTT gene (ie, premanifest HD), patients with early HD, and healthy control individuals matched by age and sex to the combined HD groups. Data were collected with 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric assessments. We estimated adjusted, between-group differences in rates of change in these measures and concomitant longitudinal effect sizes. Findings Longitudinal data were available for 116 control individuals, 117 premanifest gene carriers, and 116 participants with early HD. Significantly greater progressive grey-matter, white-matter, whole-brain, and regional atrophy was recorded in the premanifest and early HD groups than in the control group. Effect sizes for atrophy rates between participants with early HD and controls were largest in the caudate (2·04, 95% CI 1·68 to 2·48) and white matter (1·70, 1·40 to 2·08). Functional, quantitative motor, and cognitive measures deteriorated to a greater extent in the early HD group than in controls, with the largest effect size in the symbol digit modality test (1·00, 0·67 to 1·27). In the early HD group, changes in structural imaging and various cognitive and quantitative motor scores were associated with worsening total motor score (TMS) and total functional capacity (TFC). In the premanifest group, despite significant declines in regional and overall brain volumes, few functional variables showed significant 24 month change compared with controls; TMS, emotion recognition, and speeded tapping were exceptions. Premanifest individuals with progression, predefined as an increase in TMS score of 5 points or more, any TFC decline, or a new diagnostic confidence score of 4, exhibited higher rates of brain atrophy and deterioration on some quantitative motor tasks compared with other premanifest participants. Interpretation On the basis of longitudinal effect size, we recommend several objective outcome measures for clinical trials in participants with early HD. Hypothetical treatment effects defined by slower longitudinal changes in these measures would be detectable over a realistic timescale with practical sample sizes. The restricted 24 month cognitive or motor decline in the premanifest sample illustrates the greater challenge in trial design for this group. Funding CHDI/HighQ Foundation Inc.

Schemes for secure outsourcing of client data with search capability are being increasingly marketed and deployed. In the literature, schemes for accomplishing this efficiently are called Searchable Encryption (SE). They achieve high efficiency with provable security by means of a quantifiable leakage profile. However, the degree to which SE leakage can be exploited by an adversary is not well understood.

BackgroundFrontotemporal dementia is a highly heritable neurodegenerative disorder. In about a third of patients, the disease is caused by autosomal dominant genetic mutations usually in one of three genes: progranulin (GRN), microtubule-associated protein tau (MAPT), or chromosome 9 open reading frame 72 (C9orf72). Findings from studies of other genetic dementias have shown neuroimaging and cognitive changes before symptoms onset, and we aimed to identify whether such changes could be shown in frontotemporal dementia.MethodsWe recruited participants to this multicentre study who either were known carriers of a pathogenic mutation in GRN, MAPT, or C9orf72, or were at risk of carrying a mutation because a first-degree relative was a known symptomatic carrier. We calculated time to expected onset as the difference between age at assessment and mean age at onset within the family. Participants underwent a standardised clinical assessment and neuropsychological battery. We did MRI and generated cortical and subcortical volumes using a parcellation of the volumetric T1-weighted scan. We used linear mixed-effects models to examine whether the association of neuropsychology and imaging measures with time to expected onset of symptoms differed between mutation carriers and non-carriers.FindingsBetween Jan 30, 2012, and Sept 15, 2013, we recruited participants from 11 research sites in the UK, Italy, the Netherlands, Sweden, and Canada. We analysed data from 220 participants: 118 mutation carriers (40 symptomatic and 78 asymptomatic) and 102 non-carriers. For neuropsychology measures, we noted the earliest significant differences between mutation carriers and non-carriers 5 years before expected onset, when differences were significant for all measures except for tests of immediate recall and verbal fluency. We noted the largest Z score differences between carriers and non-carriers 5 years before expected onset in tests of naming (Boston Naming Test −0·7; SE 0·3) and executive function (Trail Making Test Part B, Digit Span backwards, and Digit Symbol Task, all −0·5, SE 0·2). For imaging measures, we noted differences earliest for the insula (at 10 years before expected symptom onset, mean volume as a percentage of total intracranial volume was 0·80% in mutation carriers and 0·84% in non-carriers; difference −0·04, SE 0·02) followed by the temporal lobe (at 10 years before expected symptom onset, mean volume as a percentage of total intracranial volume 8·1% in mutation carriers and 8·3% in non-carriers; difference −0·2, SE 0·1).InterpretationStructural imaging and cognitive changes can be identified 5–10 years before expected onset of symptoms in asymptomatic adults at risk of genetic frontotemporal dementia. These findings could help to define biomarkers that can stage presymptomatic disease and track disease progression, which will be important for future therapeutic trials.FundingCentres of Excellence in Neurodegeneration.

BackgroundModels of Alzheimer's disease propose a sequence of amyloid β (Aβ) accumulation, hypometabolism, and structural decline that precedes the onset of clinical dementia. These pathological features evolve both temporally and spatially in the brain. In this study, we aimed to characterise where in the brain and when in the course of the disease neuroimaging biomarkers become abnormal.MethodsBetween Jan 1, 2009, and Dec 31, 2015, we analysed data from mutation non-carriers, asymptomatic carriers, and symptomatic carriers from families carrying gene mutations in presenilin 1 (PSEN1), presenilin 2 (PSEN2), or amyloid precursor protein (APP) enrolled in the Dominantly Inherited Alzheimer's Network. We analysed 11C-Pittsburgh Compound B (11C-PiB) PET, 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET, and structural MRI data using regions of interest to assess change throughout the brain. We estimated rates of biomarker change as a function of estimated years to symptom onset at baseline using linear mixed-effects models and determined the earliest point at which biomarker trajectories differed between mutation carriers and non-carriers. This study is registered at ClinicalTrials.gov (number NCT00869817)Findings11C-PiB PET was available for 346 individuals (162 with longitudinal imaging), 18F-FDG PET was available for 352 individuals (175 with longitudinal imaging), and MRI data were available for 377 individuals (201 with longitudinal imaging). We found a sequence to pathological changes, with rates of Aβ deposition in mutation carriers being significantly different from those in non-carriers first (across regions that showed a significant difference, at a mean of 18·9 years [SD 3·3] before expected onset), followed by hypometabolism (14·1 years [5·1] before expected onset), and lastly structural decline (4·7 years [4·2] before expected onset). This biomarker ordering was preserved in most, but not all, regions. The temporal emergence within a biomarker varied across the brain, with the precuneus being the first cortical region for each method to show divergence between groups (22·2 years before expected onset for Aβ accumulation, 18·8 years before expected onset for hypometabolism, and 13·0 years before expected onset for cortical thinning).InterpretationMutation carriers had elevations in Aβ deposition, reduced glucose metabolism, and cortical thinning compared with non-carriers which preceded the expected onset of dementia. Accrual of these pathologies varied throughout the brain, suggesting differential regional and temporal vulnerabilities to Aβ, metabolic decline, and structural atrophy, which should be taken into account when using biomarkers in a clinical setting as well as designing and evaluating clinical trials.FundingUS National Institutes of Health, the German Center for Neurodegenerative Diseases, and the Medical Research Council Dementias Platform UK.

Voltage-gated potassium channel complex antibodies, particularly those directed against leucine-rich glioma inactivated 1, are associated with a common form of limbic encephalitis that presents with cognitive impairment and seizures. Faciobrachial dystonic seizures have recently been reported as immunotherapy-responsive, brief, frequent events that often predate the cognitive impairment associated with this limbic encephalitis. However, these observations were made from a retrospective study without serial cognitive assessments. Here, we undertook the first prospective study of faciobrachial dystonic seizures with serial assessments of seizure frequencies, cognition and antibodies in 10 cases identified over 20 months. We hypothesized that (i) faciobrachial dystonic seizures would show a differential response to anti-epileptic drugs and immunotherapy; and that (ii) effective treatment of faciobrachial dystonic seizures would accelerate recovery and prevent the development of cognitive impairment. The 10 cases expand both the known age at onset (28 to 92 years, median 68) and clinical features, with events of longer duration, simultaneously bilateral events, prominent automatisms, sensory aura, and post-ictal fear and speech arrest. Ictal epileptiform electroencephalographic changes were present in three cases. All 10 cases were positive for voltage-gated potassium channel-complex antibodies (346–4515 pM): nine showed specificity for leucine-rich glioma inactivated 1. Seven cases had normal clinical magnetic resonance imaging, and the cerebrospinal fluid examination was unremarkable in all seven tested. Faciobrachial dystonic seizures were controlled more effectively with immunotherapy than anti-epileptic drugs (P = 0.006). Strikingly, in the nine cases who remained anti-epileptic drug refractory for a median of 30 days (range 11–200), the addition of corticosteroids was associated with cessation of faciobrachial dystonic seizures within 1 week in three and within 2 months in six cases. Voltage-gated potassium channel-complex antibodies persisted in the four cases with relapses of faciobrachial dystonic seizures during corticosteroid withdrawal. Time to recovery of baseline function was positively correlated with time to immunotherapy (r = 0.74; P = 0.03) but not time to anti-epileptic drug administration (r = 0.55; P = 0.10). Of 10 cases, the eight cases who received anti-epileptic drugs (n = 3) or no treatment (n = 5) all developed cognitive impairment. By contrast, the two who did not develop cognitive impairment received immunotherapy to treat their faciobrachial dystonic seizures (P = 0.02). In eight cases without clinical magnetic resonance imaging evidence of hippocampal signal change, cross-sectional volumetric magnetic resonance imaging post-recovery, after accounting for age and head size, revealed cases (n = 8) had smaller brain volumes than healthy controls (n = 13) (P < 0.001). In conclusion, faciobrachial dystonic seizures can be prospectively identified as a form of epilepsy with an expanding phenotype. Immunotherapy is associated with excellent control of the frequently anti-epileptic drug refractory seizures, hastens time to recovery, and may prevent the subsequent development of cognitive impairment observed in this study.