We have undertaken a genome-wide analysis of rare copy-number variation (CNV) in 1124 autism spectrum disorder (ASD) families, each comprised of a single proband, unaffected parents, and, in most kindreds, an unaffected sibling. We find significant association of ASD with de novo duplications of 7q11.23, where the reciprocal deletion causes Williams-Beuren syndrome, characterized by a highly social personality. We identify rare recurrent de novo CNVs at five additional regions, including 16p13.2 (encompassing genes USP7 and C16orf72) and Cadherin 13, and implement a rigorous approach to evaluating the statistical significance of these observations. Overall, large de novo CNVs, particularly those encompassing multiple genes, confer substantial risks (OR = 5.6; CI = 2.6–12.0, p = 2.4 × 10-7). We estimate there are 130–234 ASD-related CNV regions in the human genome and present compelling evidence, based on cumulative data, for association of rare de novo events at 7q11.23, 15q11.2-13.1, 16p11.2, and Neurexin 1.

A signaling pathway involving the extracellular protein Reelin and the intracellular adaptor protein Disabled-1 (Dab1) controls cell positioning during mammalian brain development. Here, we demonstrate that Reelin binds directly to lipoprotein receptors, preferably the very low-density lipoprotein receptor (VLDLR) and apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2). Binding requires calcium, and it is inhibited in the presence of apoE. Furthermore, the CR-50 monoclonal antibody, which inhibits Reelin function, blocks the association of Reelin with VLDLR. After binding to VLDLR on the cell surface, Reelin is internalized into vesicles. In dissociated neurons, apoE reduces the level of Reelin-induced tyrosine phosphorylation of Dab1. These data suggest that Reelin directs neuronal migration by binding to VLDLR and ApoER2.

Reelin is a secreted glycoprotein that regulates neuronal positioning in cortical brain structures through the VLDLR and ApoER2 receptors and the adaptor protein Dab1. In addition to cellular disorganization, dendrite abnormalities are present in the brain of reeler mice lacking Reelin. It is unclear whether these defects are due primarily to cellular ectopia or the absence of Reelin. Here we examined dendrite development in the hippocampus of normal and mutant mice and in dissociated cultures. We found that dendrite complexity is severely reduced in homozygous mice deficient in Reelin signaling both in vivo and in vitro, and it is also reduced in heterozygous mice in the absence of cellular ectopia. Addition of Reelin interfering antibodies, receptor antagonists, and Dab1 phosphorylation inhibitors prevented dendrite outgrowth from normal neurons, whereas addition of recombinant Reelin rescued the deficit in reeler cultures. Thus, the same signaling pathway controls both neuronal migration and dendrite maturation.

SUMMARY A major impediment to the actualization of the induced pluripotent stem cell (iPSC)-based personalized medicine revolution is the lack of widely accepted standard operating procedures (SOPs) across different groups and institutions. The various methods employed can include choice of starting materials, reprogramming agents, and culture conditions, with each of these factors hypothesized to influence the reprogramming efficiency and transcriptional identity of iPSCs. As such, we systematically compared iPSC reprogramming procedures using cells derived from the somatic cells of three patients with 16p11.2 deletion syndrome (16p11.2del) and found remarkable similarity among the different methods. FACS analysis revealed that regardless of somatic cell type (fibroblast, lymphocyte, erythroblast), route of reprogramming factor introduction (mRNA, Sendai virus, episome), donor sex, or facility (Rutgers, NYSCF), 16p11.2del patient iPSCs were viable as high purity cultures expressing pluripotency marker proteins. This observation was supported at the transcript level by qPCR analysis, which demonstrated the ability for the iPSCs to differentiate into all three embryonic germ cell lineages after 12 days in culture as embryoid bodies. NGN2-mediated differentiation of these iPSCs produced functional neurons that formed active synaptic networks as revealed by multi-electrode array (MEA) recordings. Importantly, no group-wise comparisons among the reprogramming methods yielded consistent statistically significant differences, indicating that these procedures are equally capable of producing pluripotent stem cells that can efficiently differentiate into mature, functional neurons. This work highlights the utility of these reprogramming methods and supports the use of differentially reprogrammed iPSCs for direct comparative studies of human neurodevelopment.

SUMMARY The last decade has witnessed an extremely rapid increase in the number of newly established stem cell lines. However, due to the lack of a standardized format, data exchange among stem cell line resources has been challenging, and no system can search all stem cell lines across resources worldwide. To solve this problem, we have developed Integrated Collection of Stem Cell Bank data (ICSCB) ( http://icscb.stemcellinformatics.org/ ), the largest database search portal for stem cell line information, based on the standardized data items and terms of the MIACARM framework. Currently, ICSCB can retrieve >16,000 cell lines from four major data resources in Europe, Japan, and the United States. ICSCB is automatically updated to provide the latest cell line information, and its integrative search helps users collect cell line information for over 1,000 diseases including many rare diseases worldwide, which has been a formidable task, thereby distinguishing itself from other database search portals.

Recent advancements in the production of hepatocytes from human pluripotent stem cells (hPSC-Heps) afford tremendous possibilities for treatment of patients with liver disease. Validated current good manufacturing practice (cGMP) lines are an essential prerequisite for such applications but have only recently been established. Whether such cGMP lines are capable of hepatic differentiation is not known. To address this knowledge gap, we examined the proficiency of three recently derived cGMP lines (two hiPSC and one hESC) to differentiate into hepatocytes and their suitability for therapy. hPSC-Heps generated using a chemically defined four-step hepatic differentiation protocol uniformly demonstrated highly reproducible phenotypes and functionality. Seeding into a 3D PEG-DA fabricated inverted colloid crystal (ICC) scaffold converted these immature progenitors into more advanced hepatic tissue structures. Hepatic constructs could also be successfully encapsulated into the immune-privileged material alginate. This is the first report we are aware of demonstrating cGMP-compliant hPSCs can generate cells with advanced hepatic function potentially suitable for future therapeutic applications.