Tumor-released RNA may mediate intercellular communication and serve as biomarkers. Here we develop a protocol enabling quantitative, minimally biased analysis of extracellular RNAs (exRNAs) associated with microvesicles, exosomes (collectively called EVs), and ribonucleoproteins (RNPs). The exRNA complexes isolated from patient-derived glioma stem-like cultures exhibit distinct compositions, with microvesicles most closely reflecting cellular transcriptome. exRNA is enriched in small ncRNAs, such as miRNAs in exosomes, and precisely processed tRNA and Y RNA fragments in EVs and exRNPs. EV-enclosed mRNAs are mostly fragmented, and UTRs enriched; nevertheless, some full-length mRNAs are present. Overall, there is less than one copy of non-rRNA per EV. Our results suggest that massive EV/exRNA uptake would be required to ensure functional impact of transferred RNA on brain recipient cells and predict the most impactful miRNAs in such conditions. This study also provides a catalog of diverse exRNAs useful for biomarker discovery and validates its feasibility on cerebrospinal fluid.

Objective To investigate miR‐155 in the SOD1 mouse model and human sporadic and familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Methods NanoString microRNA, microglia and immune gene profiles, protein mass spectrometry, and RNA‐seq analyses were measured in spinal cord microglia, splenic monocytes, and spinal cord tissue from SOD1 mice and in spinal cord tissue of familial and sporadic ALS. miR‐155 was targeted by genetic ablation or by peripheral or centrally administered anti–miR‐155 inhibitor in SOD1 mice. Results In SOD1 mice, we found loss of the molecular signature that characterizes homeostatic microglia and increased expression of miR‐155. There was loss of the microglial molecules P2ry12 , Tmem119, Olfml3 , transcription factors Egr1 , Atf3 , Jun , Fos , and Mafb, and the upstream regulators Csf1r, Tgfb1, and Tgfbr1, which are essential for microglial survival. Microglia biological functions were suppressed including phagocytosis. Genetic ablation of miR‐155 increased survival in SOD1 mice by 51 days in females and 27 days in males and restored the abnormal microglia and monocyte molecular signatures. Disease severity in SOD1 males was associated with early upregulation of inflammatory genes, including Apoe in microglia. Treatment of adult microglia with apolipoprotein E suppressed the M0‐homeostatic unique microglia signature and induced an M1‐like phenotype. miR‐155 expression was increased in the spinal cord of both familial and sporadic ALS. Dysregulated proteins that we identified in human ALS spinal cord were restored in SOD1 G93A /miR‐155 −/− mice. Intraventricular anti–miR‐155 treatment derepressed microglial miR‐155 targeted genes, and peripheral anti–miR‐155 treatment prolonged survival. Interpretation We found overexpression of miR‐155 in the SOD1 mouse and in both sporadic and familial human ALS. Targeting miR‐155 in SOD1 mice restores dysfunctional microglia and ameliorates disease. These findings identify miR‐155 as a therapeutic target for the treatment of ALS. ANN NEUROL 2015;77:75–99

Non-canonical inflammasome activation is crucial in the development of septic shock promoting pyroptosis and pro-inflammatory cytokine production via caspase-11 and Gasdermin-D (GSDMD). Here, we show that NAD+ treatment protected mice towards bacterial and LPS induced endotoxic shock by blocking the non-canonical inflammasome specifically. NAD+ administration impeded systemic IL-1β and IL-18 production and GSDMD-mediated pyroptosis of macrophages via the IFN-β/STAT-1 signaling machinery. More importantly, NAD+ administration not only improved casp-11-/- survival but rendered WT mice completely resistant to septic shock via the IL-10 signaling pathway that was independent from the non-canonical inflammasome. Here, we delineated a two-sided effect of NAD+ blocking septic shock through a specific inhibition of the non canonical inflammasome and promoting immune homeostasis via IL-10, underscoring its unique therapeutic potential.

After central nervous system injury, a rapid cellular and molecular response is induced. This response can be both beneficial and detrimental to neuronal survival in the first few days and increases the risk for neurodegeneration if persistent. Semaphorin4B (Sema4B), a transmembrane protein primarily expressed by cortical astrocytes, has been shown to play a role in neuronal cell death following injury. Our study shows that after cortical stab wound injury, cytokine expression is attenuated in Sema4B knockout mice and microglia/macrophage reactivity is altered. In vitro, Sema4B enhances the reactivity of microglia following injury, suggesting astrocytic Sema4B functions as a ligand. Moreover, injury-induced microglia reactivity is attenuated in the presence of Sema4B knockout astrocytes compared to heterozygous astrocytes. In vitro, experiments indicate Plexin-B2 is the Sema4B receptor on microglia. Consistent with this, in microglia/macrophage-specific Plexin-B2 knockout mice, similar to Sema4B knockout mice, microglial/macrophage reactivity and neuronal cell death are attenuated after cortical injury. Finally, in Sema4B/Plexin-B2 double heterozygous mice, microglial/macrophage reactivity is also reduced after injury, thus supporting the idea that both Sema4B and Plexin-B2 are part of the same signaling pathway. Taken together, we propose a model in which following injury, astrocytic Sema4B enhances the response of microglia/macrophages via Plexin-B2, leading to increased reactivity.

MicroRNAs (miRNA) regulate fundamental biological processes, including neuronal plasticity, stress response, and survival. Here we describe a neuroprotective function of miR-132, the miRNA most significantly down-regulated in Alzheimer s disease. miR-132 protects mouse and human wild-type neurons and more vulnerable Tau-mutant primary neurons against amyloid β peptide (Aβ) and glutamate excitotoxicity. It lowers the levels of total, phosphorylated, acetylated, and cleaved forms of Tau implicated in tauopathies, promotes neurite elongation and branching, and reduces neuronal death. Similarly, miR-132 attenuates PHF Tau pathology and neurodegeneration and enhances long-term potentiation in the P301S Tau transgenic mice. The neuroprotective effects are mediated by direct regulation of the Tau modifiers acetyltransferase EP300, kinase GSK3 β, RNA-binding protein Rbfox1, and proteases Calpain 2 and Caspases 3/7. These data suggest miR-132 as a master regulator of neuronal health and indicate that miR-132 supplementation could be of therapeutic benefit for the treatment of Tau associated neurodegenerative disorders.

The present work reports the adsorption, release, antibacterial properties, and in vitro cytotoxicity of sodium fusidate (SF) associated with a carbonated calcium phosphate bone cement. The adsorption study of SF on cement powder compared to stoichiometric hydroxyapatite and nanocrystalline carbonated apatite was investigated to understand the interaction between this antibiotic and the calcium phosphate phases involved in the cement formulation and setting reaction. The adsorption data revealed a fast kinetic process. However, the evolution of the amount of adsorbed SF was well described by a Freundlich-type isotherm characterized by a low adsorption capacity of the materials toward the SF molecule. The in vitro release results indicated a prolonged and controlled SF release for up to 34 days. The SF amounts eluted daily were at a therapeutic level (0.5-2 mg/L) and close to the antibiotic minimum inhibitory concentration (0.1-0.9 mg/L). Furthermore, the release data fitting and modeling suggested that the drug release occurred mainly by a diffusion mechanism. The antibacterial activity showed the effectiveness of SF released from the formulated cements against Staphylococcus aureus. Furthermore, the biological in vitro study demonstrated that the tested cements didn't show any cytotoxicity towards human peripheral blood mononuclear cells and did not significantly induce inflammation markers like IL-8.