Abstract MerTK is a receptor tyrosine kinase that mediates the immunologically silent phagocytic uptake of diverse types of cellular debris. Highly expressed on the surface of microglial cell, MerTK is of importance in brain development, homeostasis, plasticity, and disease. Yet, involvement of this receptor in the clearance of protein aggregates that accumulate with aging and in neurodegenerative diseases has yet to be defined. The current study explored the function of MerTK in the microglial uptake of alpha-synuclein fibrils which play a causative role in the pathobiology of synucleinopathies. Using human primary and induced pluripotent stem cell-derived microglia, the MerTK- dependence of alpha-synuclein fibril internalization was investigated in vitro . Relevance of this pathway to synucleinopathies was assessed by analyzing MerTK expression in patient-derived cells and tissues. Pharmacological inhibition of MerTK and siRNA-mediated MERTK knockdown both caused a decreased rate of alpha-synuclein fibril internalization by human microglia. Consistent with the immunologically silent nature of MerTK-mediated phagocytosis, alpha-synuclein fibril internalization did not induce secretion of pro-inflammatory cytokines from microglia. In addition, burden analysis in two independent patient cohorts revealed a significant association between rare functionally deleterious MERTK variants and Parkinson’s disease in one of the cohorts ( p = 0.002). Accordingly, MERTK expression was significantly upregulated in nigral microglia from Parkinson’s disease/Lewy body dementia patients compared to those from non-neurological control donors in a single-nuclei RNA-sequencing dataset ( p = 5.08 × 10 - 21 ), and MerTK protein expression positively correlated with alpha-synuclein level in human cortex lysates ( p = 0.0029). Taken together, our findings define a novel role for MerTK in mediating the uptake of alpha-synuclein aggregates by human microglia, with possible involvement in limiting alpha-synuclein spread in synucleinopathies such as Parkinson’s disease.

Abstract Efforts to understand microglia function in health and diseases have been hindered by the lack of culture models that recapitulate in situ cellular properties. In recent years, the use of serum-free media with brain-derived growth factors (CSF1R ligands and TGF-β1/2) have been favored for the maintenance of rodent microglia as they promote morphological features observed in situ . Here we study the functional and transcriptomic impacts of such media on human microglia. Media formulation had little impact on microglia transcriptome assessed by RNA sequencing which was sufficient to significantly alter microglia capacity to phagocytose myelin debris and to elicit an inflammatory response to lipopolysaccharide. When compared to immediately ex vivo microglia from the same donors, the addition of fetal bovine serum to culture media, but not growth factors, was found to aid in the maintenance of key signature genes including those involved in phagocytic processes. A phenotypic shift characterized by CSF1R downregulation in culture correlated with a lack of reliance on CSF1R signaling for survival. Consequently, no improvement in cell survival was observed following culture supplementation with CSF1R ligands. Our study provides better understanding of human microglia in culture, with observations that diverge from those previously made in rodent microglia. Graphical abstract

A bstract O bjective Neuroimaging has been the prevailing method to study brain networks in temporal lobe epilepsy (TLE), showing widespread alterations beyond the mesiotemporal lobe. Despite the critical role of the cerebrovascular system in maintaining whole-brain structure and function, changes in cerebral blood flow (CBF) remain incompletely understood in the disease. M ethods We studied 24 individuals with pharmaco-resistant TLE and 38 healthy adults using multimodal 3T magnetic resonance imaging. We compared regional CBF changes in patients relative to controls and related our perfusion findings to morphological and microstructural metrics. We further probed inter-regional vascular networks in TLE, using graph theoretical CBF covariance analysis. Finally, we assessed the effects of disease duration to study progressive changes. R esults Compared to controls, individuals with TLE showed widespread CBF reductions, predominantly in fronto-temporal regions, with 83% of patients showing more marked decreases ipsilateral than contralateral to the seizure focus. Parallel structural profiling and network-based models showed that cerebral hypoperfusion may be partly constrained by grey and white matter changes and topologically segregated from whole-brain perfusion networks. Negative effects of progressive disease duration further targeted regional CBF profiles in patients. Findings were confirmed in a subgroup of patients who remained seizure-free after surgery. I nterpretation Our multimodal findings provide insights into vascular contributions to TLE pathophysiology and highlight their clinical potential in seizure lateralization.

Background: Adult-onset leukoencephalopathy with axonal spheroids and pigmented glia (ALSP) is a primary microgliopathy caused by pathogenic variants in the colony-stimulating factor 1 receptor (CSF1R) gene. Since CSF1R signaling is crucial for microglia development, survival and function, induced pluripotent stem cell-derived microglia (iMGL) represent an excellent tool in studying microglial defects caused by ALSP patient-specific CSF1R variants. Methods: Serial modifications to an existing iMGL protocol were made, including but not limited to changes in growth factor combination to drive microglial differentiation, until successful derivation of microglia-like cells from an ALSP patient carrying a c.2350G > A (p.V784M) CSF1R variant. Using healthy control lines, the quality of the new iMGL protocol was validated through cell yield assessment, measurement of microglia marker expression, transcriptomic comparison to primary microglia, and evaluation of inflammatory and phagocytic activities. Similarly, molecular and functional characterization of the ALSP patient-derived iMGL was carried out in comparison to healthy control iMGL. Results: The newly devised protocol allowed the generation of iMGL with enhanced transcriptomic similarity to primary human microglia and with higher phagocytic and inflammatory competence at ~3-fold greater yield compared to the original protocol. Using this protocol, decreased CSF1R autophosphorylation and cell surface expression was observed in iMGL derived from the ALSP patient compared to those derived from healthy controls. Additionally, ALSP patient-derived iMGL presented a migratory defect accompanying a temporal reduction in purinergic receptor P2Y12 (P2RY12) expression. Finally, ALSP patient-derived cells showed surprisingly high phagocytic capacity, which was associated with higher lysosomal content. Conclusions: We optimized a pre-existing iMGL protocol, generating a powerful tool to study microglial involvement in human neurological diseases. Using the optimized protocol, we have generated for the first time iMGL from an ALSP patient carrying a pathogenic CSF1R variant, with preliminary characterization pointing toward functional alterations in migratory and phagocytic activities.

Oligodendrocyte (OL) injury and subsequent loss is a pathologic hallmark of multiple sclerosis (MS). Stress granules (SGs) are membrane-less organelles containing mRNAs stalled in translation and considered as participants of the cellular response to stress. Here we show SGs in OLs in active and inactive areas of MS lesions as well as in normal-appearing white matter. In cultures of primary human adult brain derived OLs, metabolic stress conditions induce transient SG formation in these cells. Combining pro-inflammatory cytokines, which alone do not induce SG formation, with metabolic stress results in persistence of SGs. Unlike sodium arsenite, metabolic stress induced SG formation is not blocked by the integrated stress response inhibitor. Glycolytic inhibition also induces persistent SGs indicating the dependence of SG formation and disassembly on the energetic glycolytic properties of human OLs. We conclude that SG persistence in OLs in MS reflects their response to a combination of metabolic stress and pro-inflammatory conditions.