Alzheimer’s disease is an incurable neurodegenerative disorder in which neuroinflammation has a critical function1. However, little is known about the contribution of the adaptive immune response in Alzheimer’s disease2. Here, using integrated analyses of multiple cohorts, we identify peripheral and central adaptive immune changes in Alzheimer’s disease. First, we performed mass cytometry of peripheral blood mononuclear cells and discovered an immune signature of Alzheimer’s disease that consists of increased numbers of CD8+ T effector memory CD45RA+ (TEMRA) cells. In a second cohort, we found that CD8+ TEMRA cells were negatively associated with cognition. Furthermore, single-cell RNA sequencing revealed that T cell receptor (TCR) signalling was enhanced in these cells. Notably, by using several strategies of single-cell TCR sequencing in a third cohort, we discovered clonally expanded CD8+ TEMRA cells in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease. Finally, we used machine learning, cloning and peptide screens to demonstrate the specificity of clonally expanded TCRs in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease to two separate Epstein–Barr virus antigens. These results reveal an adaptive immune response in the blood and cerebrospinal fluid in Alzheimer’s disease and provide evidence of clonal, antigen-experienced T cells patrolling the intrathecal space of brains affected by age-related neurodegeneration. An integrated analysis of several cohorts shows that clonal, antigen-experienced T cells are found in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease, suggesting that the adaptive immune system has a role in age-related neurodegeneration.

Microglia play a pivotal role in neurodegenerative disease pathogenesis, but the mechanisms underlying microglia dysfunction and toxicity remain to be fully elucidated. To investigate the effect of neurodegenerative disease-linked genes on the intrinsic properties of microglia, we studied microglia-like cells derived from human induced pluripotent stem cells (iPSCs), termed iMGs, harboring mutations in profilin-1 (PFN1) that are causative for amyotrophic lateral sclerosis (ALS). ALS-PFN1 iMGs exhibited lipid dysmetabolism and deficits in phagocytosis, a critical microglia function. Our cumulative data implicate an effect of ALS-linked PFN1 on the autophagy pathway, including enhanced binding of mutant PFN1 to the autophagy signaling molecule PI3P, as an underlying cause of defective phagocytosis in ALS-PFN1 iMGs. Indeed, phagocytic processing was restored in ALS-PFN1 iMGs with Rapamycin, an inducer of autophagic flux. These outcomes demonstrate the utility of iMGs for neurodegenerative disease research and highlight microglia vesicular degradation pathways as potential therapeutic targets for these disorders.

Abstract Background Acute myeloid leukemia (AML) is characterized by the abnormal proliferation of myeloid precursor cells and presents significant challenges in treatment due to its heterogeneity. Recently, the NLRP3 inflammasome has emerged as a potential contributor to AML pathogenesis, although its precise mechanisms remain poorly understood. Methods Public genome datasets were utilized to evaluate the expression of NLRP3 inflammasome-related genes (IL-1β, IL-18, ASC, and NLRP3) in AML patients compared to healthy individuals. CRISPR/Cas9 technology was employed to generate NLRP3-deficient MOLM-13 AML cells, followed by comprehensive characterization using real-time PCR, western blotting, FACS analysis, and transmission electron and immunofluorescence microscopy. Proteomic analyses were conducted to identify NLRP3-dependent alterations in protein levels, with a focus on the eIF2 kinase PERK-mediated signaling pathways. Additionally, in vivo studies were performed using a leukemic mouse model to elucidate the pathogenic role of NLRP3 in AML. Results Elevated expression of NLRP3 was significantly associated with diminished overall survival in AML patients. Genetic deletion, pharmacological inhibition and silencing by RNA interference of NLRP3 led to decreased AML cell survival through the induction of apoptosis. Proteomic analyses uncovered NLRP3-dependent alterations in protein translation, characterized by enhanced eIF2α phosphorylation in NLRP3-deficient AML cells. Moreover, inhibition of PERK-mediated eIF2α phosphorylation reduced apoptosis by downregulating pro-apoptotic Bcl-2 family members. In vivo studies demonstrated reduced leukemic burden in mice engrafted with NLRP3 knockout AML cells, as evidenced by alleviated leukemic symptoms. Conclusion Our findings elucidate the involvement of the NLRP3/PERK/eIF2 axis as a novel driver of AML cell survival. Targeting NLRP3-induced signaling pathways, particularly through the PERK/eIF2 axis, presents a promising therapeutic strategy for AML intervention. These insights into the role of the NLRP3 inflammasome offer potential avenues for improving the prognosis and treatment outcomes of AML patients.