BackgroundAlzheimer's disease and its complications are the leading cause of death in adults with Down syndrome. Studies have assessed Alzheimer's disease in individuals with Down syndrome, but the natural history of biomarker changes in Down syndrome has not been established. We characterised the order and timing of changes in biomarkers of Alzheimer's disease in a population of adults with Down syndrome.MethodsWe did a dual-centre cross-sectional study of adults with Down syndrome recruited through a population-based health plan in Barcelona (Spain) and through services for people with intellectual disabilities in Cambridge (UK). Cognitive impairment in participants with Down syndrome was classified with the Cambridge Cognitive Examination for Older Adults with Down Syndrome (CAMCOG-DS). Only participants with mild or moderate disability were included who had at least one of the following Alzheimer's disease measures: apolipoprotein E allele carrier status; plasma concentrations of amyloid β peptides 1–42 and 1–40 and their ratio (Aβ1–42/1–40), total tau protein, and neurofilament light chain (NFL); tau phosphorylated at threonine 181 (p-tau), and NFL in cerebrospinal fluid (CSF); and one or more of PET with 18F-fluorodeoxyglucose, PET with amyloid tracers, and MRI. Cognitively healthy euploid controls aged up to 75 years who had no biomarker abnormalities were recruited from the Sant Pau Initiative on Neurodegeneration. We used a first-order locally estimated scatterplot smoothing curve to determine the order and age at onset of the biomarker changes, and the lowest ages at the divergence with 95% CIs are also reported where appropriate.FindingsBetween Feb 1, 2013, and June 28, 2019 (Barcelona), and between June 1, 2009, and Dec 31, 2014 (Cambridge), we included 388 participants with Down syndrome (257 [66%] asymptomatic, 48 [12%] with prodromal Alzheimer's disease, and 83 [21%] with Alzheimer's disease dementia) and 242 euploid controls. CSF Aβ1–42/1–40 and plasma NFL values changed in individuals with Down syndrome as early as the third decade of life, and amyloid PET uptake changed in the fourth decade. 18F-fluorodeoxyglucose PET and CSF p-tau changes occurred later in the fourth decade of life, followed by hippocampal atrophy and changes in cognition in the fifth decade of life. Prodromal Alzheimer's disease was diagnosed at a median age of 50·2 years (IQR 47·5–54·1), and Alzheimer's disease dementia at 53·7 years (49·5–57·2). Symptomatic Alzheimer's disease prevalence increased with age in individuals with Down syndrome, reaching 90–100% in the seventh decade of life.InterpretationAlzheimer's disease in individuals with Down syndrome has a long preclinical phase in which biomarkers follow a predictable order of changes over more than two decades. The similarities with sporadic and autosomal dominant Alzheimer's disease and the prevalence of Down syndrome make this population a suitable target for Alzheimer's disease preventive treatments.FundingInstituto de Salud Carlos III, Fundació Bancaria La Caixa, Fundació La Marató de TV3, Medical Research Council, and National Institutes of Health.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a devastating neurodegenerative disease characterized by the degeneration of upper and lower motor neurons. A major neuropathological finding in ALS is the coexistence of glial activation and aggregation of the phosphorylated transactive response DNA-binding protein 43-kDa (pTDP43) in the motor cortex at the earliest stages of the disease. Despite this, the transcriptional alterations associated with these pathological changes in this major vulnerable brain region have yet to be fully characterized. Here, we have performed massive RNA sequencing of the motor cortex of ALS (n=11) and healthy controls (HC; n=8). We report extensive RNA expression alterations at gene and isoform levels, characterized by the enrichment of neuroinflammatory and synapse related pathways. The assembly of gene co-expression modules confirmed the involvement of these two principal transcriptomic changes, and showed a strong negative correlation between them. Furthermore, cell-type deconvolution using human single-nucleus RNA sequencing data as reference demonstrated that microglial cells are overrepresented in ALS compared to HC. Importantly, we also show for the first time in the human ALS motor cortex, that microgliosis is mostly driven by the increased proportion of a microglial subpopulation characterized by gene markers overlapping with the recently described disease associated microglia (DAM). Using immunohistochemistry, we further evidenced that this microglial subpopulation is overrepresented in ALS and that variability in pTDP43 aggregation among patients negatively correlates with the proportion of microglial cells. In conclusion, we report that neuroinflammatory changes in ALS motor cortex are dominated by microglia which is concomitant with a reduced expression of postsynaptic transcripts, in which DAM might have a prominent role. Microgliosis therefore represents a promising avenue for therapeutic intervention in ALS.

INTRODUCTION: The development of fully automated immunoassay platforms has improved the technical reliability of cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers for Alzheimer's disease. METHODS: We quantified Aβ1-42, Aβ1-40, tTau and pTau levels using the Lumipulse G System in 94 CSF samples from participants of the SPIN cohort with available 18F-Florbetapir imaging. Amyloid scans were assessed visually and through automated quantification. We determined the cutoffs of CSF biomarkers that optimized their agreement with 18F-Florbetapir PET and evaluated concordance between markers of the amyloid category. RESULTS: Aβ1-42, tTau and pTau (but not Aβ1-40) and the ratios with Aβ1-42 had good diagnostic agreement with 18F-Florbetapir PET. As a marker of amyloid pathology, the Aβ1-42/Aβ1-40 ratio had higher agreement and better correlation with amyloid PET than Aβ1-42 alone. DISCUSSION: CSF biomarkers measured with the Lumipulse G System show good agreement with amyloid imaging. Combination of Aβ1-42 with Aβ1-40 increases the agreement between markers of amyloid pathology.

Background and objective Between 5% and 10% of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) cases have a family history of the disease, 30% of which do not have an identifiable underlying genetic cause after a comprehensive study of the known ALS-related genes. Based on a significantly increased incidence of ALS in a small geographical region from Spain, the aim of this work was to identify novel ALS-related genes in ALS cases with negative genetic testing. Methods We detected an increased incidence of both sporadic and, especially, familial ALS cases in a small region from Spain compared with available demographic and epidemiological data. We performed whole genome sequencing in a group of 12 patients with ALS (5 of them familial) from this unique area. We expanded the study to include affected family members and additional cases from a wider surrounding region. Results We identified a shared missense mutation (c.1586C>T; p.Pro529Leu) in the cyclic AMP regulated phosphoprotein 21 ( ARPP21) gene that encodes an RNA-binding protein, in a total of 10 patients with ALS from 7 unrelated families. No mutations were found in other ALS-causing genes. Conclusions While previous studies have dismissed a causal role of ARPP21 in ALS, our results strongly support ARPP21 as a novel ALS-causing gene.

Circular RNAs (circRNA) are evolutionary conserved non-coding RNAs resulting from the backsplicing of precursor messengers. Recently, a circular-transcriptome-wide study of circRNA in brain tissue from patients with Alzheimer disease (AD) has revealed a striking association between the expression of circRNA and AD pathological diagnosis. In the present study, we aimed at replicating the major findings in an independent case series comprising definitive sporadic and familial AD. In order to assess the specificity of circRNA changes, we also included cases with frontotemporal lobar degeneration (FTLD), comprising brain specimens with TDP-43 aggregates (FTLD-TDP43) and samples that presented Tau accumulation (FTLD-Tau). Through a quantitative PCR approach, we evaluated a total of eight circRNAs that surpassed the significant threshold in the former meta-analysis ( circHOMER1 , circDOCK1 , circKCNN2 , circMAN2A1 , circFMN1 , circRTN4 , circMAP7 , and circPICALM ). Average expression changes between AD patients and controls followed the same directions as previously reported, suggesting an overall upregulation of circDOCK1 , circMAP7 , circMAN2A1 , circRTN4 and circPICALM , and a downregulation of the remainder ( circHOMER1 , circFMN1 and circKCNN2 ) in AD brain tissue. We also confirmed an exacerbated alteration in circRNA expression in the Mendelian AD group compared to the sporadic forms. Two circRNAs, circHOMER1 and circKCNN2 , also showed significant expression alterations in the group of FTLD-Tau and FTLD-TDP43, respectively. Overall, these results reinforce the conception that expression of circRNAs is altered in AD, and also suggest a wider involvement of this particular class of RNA in other neurodegenerative dementias.