Using exome sequencing, we identified a p.R191Q amino acid change in the valosin-containing protein (VCP) gene in an Italian family with autosomal dominantly inherited amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Mutations in VCP have previously been identified in families with Inclusion Body Myopathy, Paget disease, and Frontotemporal Dementia (IBMPFD). Screening of VCP in a cohort of 210 familial ALS cases and 78 autopsy-proven ALS cases identified four additional mutations including a p.R155H mutation in a pathologically proven case of ALS. VCP protein is essential for maturation of ubiquitin-containing autophagosomes, and mutant VCP toxicity is partially mediated through its effect on TDP-43 protein, a major constituent of ubiquitin inclusions that neuropathologically characterize ALS. Our data broaden the phenotype of IBMPFD to include motor neuron degeneration, suggest that VCP mutations may account for ∼1%–2% of familial ALS, and provide evidence directly implicating defects in the ubiquitination/protein degradation pathway in motor neuron degeneration.

We aimed to accurately estimate the frequency of a hexanucleotide repeat expansion in C9orf72 that has been associated with a large proportion of cases of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD).We screened 4448 patients diagnosed with ALS (El Escorial criteria) and 1425 patients with FTD (Lund-Manchester criteria) from 17 regions worldwide for the GGGGCC hexanucleotide expansion using a repeat-primed PCR assay. We assessed familial disease status on the basis of self-reported family history of similar neurodegenerative diseases at the time of sample collection. We compared haplotype data for 262 patients carrying the expansion with the known Finnish founder risk haplotype across the chromosomal locus. We calculated age-related penetrance using the Kaplan-Meier method with data for 603 individuals with the expansion.In patients with sporadic ALS, we identified the repeat expansion in 236 (7·0%) of 3377 white individuals from the USA, Europe, and Australia, two (4·1%) of 49 black individuals from the USA, and six (8·3%) of 72 Hispanic individuals from the USA. The mutation was present in 217 (39·3%) of 552 white individuals with familial ALS from Europe and the USA. 59 (6·0%) of 981 white Europeans with sporadic FTD had the mutation, as did 99 (24·8%) of 400 white Europeans with familial FTD. Data for other ethnic groups were sparse, but we identified one Asian patient with familial ALS (from 20 assessed) and two with familial FTD (from three assessed) who carried the mutation. The mutation was not carried by the three Native Americans or 360 patients from Asia or the Pacific Islands with sporadic ALS who were tested, or by 41 Asian patients with sporadic FTD. All patients with the repeat expansion had (partly or fully) the founder haplotype, suggesting a one-off expansion occurring about 1500 years ago. The pathogenic expansion was non-penetrant in individuals younger than 35 years, 50% penetrant by 58 years, and almost fully penetrant by 80 years.A common Mendelian genetic lesion in C9orf72 is implicated in many cases of sporadic and familial ALS and FTD. Testing for this pathogenic expansion should be considered in the management and genetic counselling of patients with these fatal neurodegenerative diseases.Full funding sources listed at end of paper (see Acknowledgments).

Background:

 The extracranial venous outflow routes in clinically defined multiple sclerosis (CDMS) have not previously been investigated. 

Methods:

 Sixty-five patients affected by CDMS, and 235 controls composed, respectively, of healthy subjects, healthy subjects older than CDMS patients, patients affected by other neurological diseases and older controls not affected by neurological diseases but scheduled for venography (HAV-C) blindly underwent a combined transcranial and extracranial colour-Doppler high-resolution examination (TCCS-ECD) aimed at detecting at least two of five parameters of anomalous venous outflow. According to the TCCS-ECD screening, patients and HAV-C further underwent selective venography of the azygous and jugular venous system with venous pressure measurement. 

Results:

 CDMS and TCCS-ECD venous outflow anomalies were dramatically associated (OR 43, 95% CI 29 to 65, p<0.0001). Subsequently, venography demonstrated in CDMS, and not in controls, the presence of multiple severe extracranial stenosis, affecting the principal cerebrospinal venous segments; this provides a picture of chronic cerebrospinal venous insufficiency (CCSVI) with four different patterns of distribution of stenosis and substitute circle. Moreover, relapsing-remitting and secondary progressive courses were associated with CCSVI patterns significantly different from those of primary progressive (p<0.0001). Finally, the pressure gradient measured across the venous stenosies was slightly but significantly higher. 

Conclusion:

 CDMS is strongly associated with CCSVI, a scenario that has not previously been described, characterised by abnormal venous haemodynamics determined by extracranial multiple venous strictures of unknown origin. The location of venous obstructions plays a key role in determining the clinical course of the disease.

To identify novel genes associated with ALS, we undertook two lines of investigation. We carried out a genome-wide association study comparing 20,806 ALS cases and 59,804 controls. Independently, we performed a rare variant burden analysis comparing 1,138 index familial ALS cases and 19,494 controls. Through both approaches, we identified kinesin family member 5A (KIF5A) as a novel gene associated with ALS. Interestingly, mutations predominantly in the N-terminal motor domain of KIF5A are causative for two neurodegenerative diseases: hereditary spastic paraplegia (SPG10) and Charcot-Marie-Tooth type 2 (CMT2). In contrast, ALS-associated mutations are primarily located at the C-terminal cargo-binding tail domain and patients harboring loss-of-function mutations displayed an extended survival relative to typical ALS cases. Taken together, these results broaden the phenotype spectrum resulting from mutations in KIF5A and strengthen the role of cytoskeletal defects in the pathogenesis of ALS.

Background

 Different amyotrophic lateral sclerosis (ALS) phenotypes have been recognised, marked by a varying involvement of spinal and bulbar upper and lower motor neurons. However, the differential characteristics of these phenotypes are still largely unknown. 

Objective

 To define the epidemiology and outcome of ALS phenotypes in a population based setting. 

Methods

 All ALS cases incident in two Italian regions were prospectively collected from 1995 to 2004 in an epidemiological register. Cases were classified according to established ALS phenotypes: classic, bulbar, flail arm, flail leg, pyramidal, respiratory, pure lower motor neuron (PLMN) and pure upper motor neuron (PUMN). 

Results

 ALS phenotype were determined in 1332 out of 1351 incident patients (98.6%). Classic and bulbar phenotypes had similar mean annual incidence rates. Gender specific incidence rates showed a male preponderance in respiratory, flail arm, classic and PLMN phenotypes; in all other phenotypes, men and women had similar incidence rates. Age at onset was significantly lower in pyramidal, PLMN and PUMN phenotypes and higher in the bulbar phenotype. The best outcomes were observed in PUMN, pyramidal, PLMN and flail arm phenotypes and the worst in respiratory and bulbar phenotypes. 

Conclusions

 Our epidemiological findings suggest that ALS phenotypes carry distinctive and easily distinguishable clinical and prognostic characteristics, strongly related to a complex interplay between gender and age. The categorisation of ALS patients according to more homogenous clinical groups is relevant in identifying biological markers for ALS and should be considered for the design of clinical trials.

The authors identify mutations in the MATR3 gene as a cause of ALS and dementia in several families. MATR3 is known to bind the ALS-associated protein TDP-43, and at least one of these mutations alters the efficiency of this binding. MATR3 is an RNA- and DNA-binding protein that interacts with TDP-43, a disease protein linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia. Using exome sequencing, we identified mutations in MATR3 in ALS kindreds. We also observed MATR3 pathology in ALS-affected spinal cords with and without MATR3 mutations. Our data provide more evidence supporting the role of aberrant RNA processing in motor neuron degeneration.

Summary

Background

 Amyotrophic lateral sclerosis shares characteristics with some cancers, such as onset being more common in later life, progression usually being rapid, the disease affecting a particular cell type, and showing complex inheritance. We used a model originally applied to cancer epidemiology to investigate the hypothesis that amyotrophic lateral sclerosis is a multistep process. 

Methods

 We generated incidence data by age and sex from amyotrophic lateral sclerosis population registers in Ireland (registration dates 1995–2012), the Netherlands (2006–12), Italy (1995–2004), Scotland (1989–98), and England (2002–09), and calculated age and sex-adjusted incidences for each register. We regressed the log of age-specific incidence against the log of age with least squares regression. We did the analyses within each register, and also did a combined analysis, adjusting for register. 

Findings

 We identified 6274 cases of amyotrophic lateral sclerosis from a catchment population of about 34 million people. We noted a linear relationship between log incidence and log age in all five registers: England r²=0·95, Ireland r²=0·99, Italy r²=0·95, the Netherlands r²=0·99, and Scotland r²=0·97; overall r²=0·99. All five registers gave similar estimates of the linear slope ranging from 4·5 to 5·1, with overlapping confidence intervals. The combination of all five registers gave an overall slope of 4·8 (95% CI 4·5–5·0), with similar estimates for men (4·6, 4·3–4·9) and women (5·0, 4·5–5·5). 

Interpretation

 A linear relationship between the log incidence and log age of onset of amyotrophic lateral sclerosis is consistent with a multistage model of disease. The slope estimate suggests that amyotrophic lateral sclerosis is a six-step process. Identification of these steps could lead to preventive and therapeutic avenues. 

Funding

 UK Medical Research Council; UK Economic and Social Research Council; Ireland Health Research Board; The Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMw); the Ministry of Health and Ministry of Education, University, and Research in Italy; the Motor Neurone Disease Association of England, Wales, and Northern Ireland; and the European Commission (Seventh Framework Programme).

The genetic basis of Lewy body dementia (LBD) is not well understood. Here, we performed whole-genome sequencing in large cohorts of LBD cases and neurologically healthy controls to study the genetic architecture of this understudied form of dementia, and to generate a resource for the scientific community. Genome-wide association analysis identified five independent risk loci, whereas genome-wide gene-aggregation tests implicated mutations in the gene GBA. Genetic risk scores demonstrate that LBD shares risk profiles and pathways with Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease, providing a deeper molecular understanding of the complex genetic architecture of this age-related neurodegenerative condition. Whole-genome sequence analysis identifies five independent risk loci for Lewy body dementia and demonstrates overlapping genetic architecture with Alzheimer’s and Parkinson’s diseases.

Jan Veldink and colleagues show that loss-of-function variants in NEK1 are associated with susceptibility to amyotrophic lateral sclerosis (ALS). In addition to finding an excess of rare loss-of-function NEK1 variants in ALS cases, they report a significant association between a specific NEK1 missense variant (p.Arg261His) and disease risk. To identify genetic factors contributing to amyotrophic lateral sclerosis (ALS), we conducted whole-exome analyses of 1,022 index familial ALS (FALS) cases and 7,315 controls. In a new screening strategy, we performed gene-burden analyses trained with established ALS genes and identified a significant association between loss-of-function (LOF) NEK1 variants and FALS risk. Independently, autozygosity mapping for an isolated community in the Netherlands identified a NEK1 p.Arg261His variant as a candidate risk factor. Replication analyses of sporadic ALS (SALS) cases and independent control cohorts confirmed significant disease association for both p.Arg261His (10,589 samples analyzed) and NEK1 LOF variants (3,362 samples analyzed). In total, we observed NEK1 risk variants in nearly 3% of ALS cases. NEK1 has been linked to several cellular functions, including cilia formation, DNA-damage response, microtubule stability, neuronal morphology and axonal polarity. Our results provide new and important insights into ALS etiopathogenesis and genetic etiology.

Abstract The genetic basis of Lewy body dementia (LBD) is not well understood. Here, we performed whole-genome sequencing in large cohorts of LBD cases and neurologically healthy controls to study the genetic architecture of this understudied form of dementia and to generate a resource for the scientific community. Genome-wide association analysis identified five independent risk loci, whereas genome-wide gene-aggregation tests implicated mutations in the gene GBA . Genetic risk scores demonstrate that LBD shares risk profiles and pathways with Alzheimer’s and Parkinson’s disease, providing a deeper molecular understanding of the complex genetic architecture of this age-related neurodegenerative condition.