ABSTRACT In vivo reprogramming of glia into functional neurons emerges as potential regeneration-based therapeutics for neural injuries or neurological diseases. Recent studies show that AAV-based manipulation of certain factors can rapidly and highly efficiently convert resident glia into functional neurons with brain region-specificity and precise connectivity. Using NEUROD1 as an example, we here show that the presumed astrocytes-converted neurons are essentially endogenous neurons in the adult mouse brain. AAV-mediated co-expression of NEUROD1 and a reporter indeed specifically, rapidly, and efficiently induces numerous reporter-labeled neurons. However, these neurons cannot be traced back to quiescent or reactive astrocytes by using stringent lineage-mapping strategies. Conversely, reporter-labeled neurons cannot be detected when NEUROD1 is strictly expressed in adult brain astrocytes. Through a retrograde labeling approach, our results rather reveal that endogenous neurons are the cell source for NEUROD1-induced reporter-labeled neurons. These results underline the indispensable value of stringent lineage-tracing strategies and beg for cautious interpretation of the in vivo reprogramming phenomena.

ABSTRACT Effective therapeutics is much needed for amyotrophic lateral sclerosis (ALS), an adult-onset neurodegenerative disease mainly affecting motor neurons. By screening chemical compounds in human patient-derived and aging-relevant motor neurons, we identify a neuroprotective compound and show that MAP4Ks may serve as therapeutic targets for treating ALS. The lead compound broadly improves survival and function of motor neurons directly converted from human ALS patients. Mechanistically, it works as an inhibitor of MAP4Ks, regulates the MAP4Ks-HDAC6-TUBA4A-RANGAP1 pathway, and normalizes subcellular distribution of RANGAP1 and TDP-43. Finally, in an ALS mouse model we show that inhibiting MAP4Ks preserves motor neurons and significantly extends animal lifespan.

The mechanisms underlying spatial and temporal control of cortical neurogenesis of the brain are largely elusive. Long non-coding RNAs (lncRNAs) have emerged as essential cell fate regulators. Here we found LncKdm2b (also known as Kancr), a lncRNA divergently transcribed from a bidirectional promoter of Kdm2b, is transiently expressed during early differentiation of cortical projection neurons. Interestingly, Kdm2b's transcription is positively regulated in cis by LncKdm2b, which has intrinsic-activating function and facilitates a permissive chromatin environment at the Kdm2b's promoter by associating with hnRNPAB. Lineage tracing experiments and phenotypic analyses indicated LncKdm2b and Kdm2b are crucial in proper differentiation and migration of cortical projection neurons. Moreover, KDM2B exerts its role relying on its leucine-rich repeats (LRR) but independent of its PRC1-related function. These observations unveiled a lncRNA-dependent machinery in regulating cortical neuronal differentiation.