Sven van der Lee, Julie Williams, Gerard Schellenberg and colleagues identify rare coding variants in PLCG2, ABI3 and TREM2 associated with Alzheimer's disease. These genes are highly expressed in microglia and provide additional evidence that the microglia-mediated immune response contributes to the development of Alzheimer's disease. We identified rare coding variants associated with Alzheimer's disease in a three-stage case–control study of 85,133 subjects. In stage 1, we genotyped 34,174 samples using a whole-exome microarray. In stage 2, we tested associated variants (P < 1 × 10−4) in 35,962 independent samples using de novo genotyping and imputed genotypes. In stage 3, we used an additional 14,997 samples to test the most significant stage 2 associations (P < 5 × 10−8) using imputed genotypes. We observed three new genome-wide significant nonsynonymous variants associated with Alzheimer's disease: a protective variant in PLCG2 (rs72824905: p.Pro522Arg, P = 5.38 × 10−10, odds ratio (OR) = 0.68, minor allele frequency (MAF)cases = 0.0059, MAFcontrols = 0.0093), a risk variant in ABI3 (rs616338: p.Ser209Phe, P = 4.56 × 10−10, OR = 1.43, MAFcases = 0.011, MAFcontrols = 0.008), and a new genome-wide significant variant in TREM2 (rs143332484: p.Arg62His, P = 1.55 × 10−14, OR = 1.67, MAFcases = 0.0143, MAFcontrols = 0.0089), a known susceptibility gene for Alzheimer's disease. These protein-altering changes are in genes highly expressed in microglia and highlight an immune-related protein–protein interaction network enriched for previously identified risk genes in Alzheimer's disease. These genetic findings provide additional evidence that the microglia-mediated innate immune response contributes directly to the development of Alzheimer's disease.

We used a collection of 708 prospectively collected autopsied brains to assess the methylation state of the brain's DNA in relation to Alzheimer's disease (AD). We found that the level of methylation at 71 of the 415,848 interrogated CpGs was significantly associated with the burden of AD pathology, including CpGs in the ABCA7 and BIN1 regions, which harbor known AD susceptibility variants. We validated 11 of the differentially methylated regions in an independent set of 117 subjects. Furthermore, we functionally validated these CpG associations and identified the nearby genes whose RNA expression was altered in AD: ANK1, CDH23, DIP2A, RHBDF2, RPL13, SERPINF1 and SERPINF2. Our analyses suggest that these DNA methylation changes may have a role in the onset of AD given that we observed them in presymptomatic subjects and that six of the validated genes connect to a known AD susceptibility gene network.

Previous genome-wide association studies (GWAS), conducted by our group and others, have identified loci that harbor risk variants for neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease (AD). Human disease variants are enriched for polymorphisms that affect gene expression, including some that are known to associate with expression changes in the brain. Postulating that many variants confer risk to neurodegenerative disease via transcriptional regulatory mechanisms, we have analyzed gene expression levels in the brain tissue of subjects with AD and related diseases. Herein, we describe our collective datasets comprised of GWAS data from 2,099 subjects; microarray gene expression data from 773 brain samples, 186 of which also have RNAseq; and an independent cohort of 556 brain samples with RNAseq. We expect that these datasets, which are available to all qualified researchers, will enable investigators to explore and identify transcriptional mechanisms contributing to neurodegenerative diseases.

To investigate the top late-onset Alzheimer disease (LOAD) risk loci detected or confirmed by the International Genomics of Alzheimer's Project for association with brain gene expression levels to identify variants that influence Alzheimer disease (AD) risk through gene expression regulation.Expression levels from the cerebellum (CER) and temporal cortex (TCX) were obtained using Illumina whole-genome cDNA-mediated annealing, selection, extension, and ligation assay (WG-DASL) for ∼400 autopsied patients (∼200 with AD and ∼200 with non-AD pathologies). We tested 12 significant LOAD genome-wide association study (GWAS) index single nucleotide polymorphisms (SNPs) for cis association with levels of 34 genes within ±100 kb. We also evaluated brain levels of 14 LOAD GWAS candidate genes for association with 1,899 cis-SNPs. Significant associations were validated in a subset of TCX samples using next-generation RNA sequencing (RNAseq).We identified strong associations of brain CR1, HLA-DRB1, and PILRB levels with LOAD GWAS index SNPs. We also detected other strong cis-SNPs for LOAD candidate genes MEF2C, ZCWPW1, and SLC24A4. MEF2C and SLC24A4, but not ZCWPW1 cis-SNPs, also associate with LOAD risk, independent of the index SNPs. The TCX expression associations could be validated with RNAseq for CR1, HLA-DRB1, ZCWPW1, and SLC24A4.Our results suggest that some LOAD GWAS variants mark brain regulatory loci, nominate genes under regulation by LOAD risk variants, and annotate these variants for their brain regulatory effects.

Abstract Introduction We hypothesized that common Alzheimer's disease (AD)‐associated variants within the triggering receptor expressed on myeloid ( TREM ) gene cluster influence disease through gene expression. Methods Expression microarrays on temporal cortex and cerebellum from ∼400 neuropathologically diagnosed subjects and two independent RNAseq replication cohorts were used for expression quantitative trait locus analysis. Results A variant within a DNase hypersensitive site 5′ of TREM2 , rs9357347‐C, associates with reduced AD risk and increased TREML1 and TREM2 levels (uncorrected P = 6.3 × 10 −3 and 4.6 × 10 −2 , respectively). Meta‐analysis on expression quantitative trait locus results from three independent data sets ( n = 1006) confirmed these associations (uncorrected P = 3.4 × 10 −2 and 3.5 × 10 −3 , Bonferroni‐corrected P = 6.7 × 10 −2 and 7.1 × 10 −3 , respectively). Discussion Our findings point to rs9357347 as a functional regulatory variant that contributes to a protective effect observed at the TREM locus in the International Genomics of Alzheimer's Project genome‐wide association study meta‐analysis and suggest concomitant increase in TREML1 and TREM2 brain levels as a potential mechanism for protection from AD.

Abstract Neuronal inclusions comprised of aggregated alpha-synuclein (αsyn) represent a key histopathological feature of neurological disorders collectively termed “synucleinopathies”, which includes Parkinson’s disease (PD). Mutations and amplifications in the SNCA gene encoding αsyn cause familial forms of PD and a large body of evidence indicate a correlation between αsyn accumulation and disease. Decreasing αsyn expression is recognized as a valid target for PD therapeutics, with down-regulation of SNCA expression potentially attenuating downstream cascades of pathologic events. Honokiol (HKL) is a polyphenolic compound derived from magnolia tree bark that has demonstrated neuroprotective properties. Here, we describe potential beneficial effects of HKL on αsyn levels in multiple experimental models. Using human neuroglioma cells stably overexpressing αsyn and mouse primary neurons, we demonstrate that HKL treatment results in a significant decrease in αsyn expression at both the protein and mRNA levels. Our data support a mechanism whereby HKL acts by post-transcriptional modulation of SNCA rather than modulating αsyn protein degradation. Additionally, transcriptional profiling of mouse cortical neurons treated with HKL identified several differentially expressed genes (DEG) as potential targets to modulate SNCA expression. Overall, these data highlight a viable strategy to reduce αsyn levels, which represents a promising target to modify disease progression in PD and other synucleinopathies. In addition, HKL acts as a powerful tool for investigating SNCA gene modulation and its downstream effects.