Abstract Accumulating evidence supports a prion-like mechanism in the spread of assembled tau in neurodegenerative diseases. Prion-like spread is proposed to require the transit of tau assemblies to the interior of neurons in order to seed aggregation of native, cytosolic tau. This process is poorly understood and remains largely hypothetical. Here, we develop sensitive techniques to quantify the cytosolic entry of tau in real-time. We find that tau does not promote its own entry but, rather, is wholly dependent on cellular machinery. We find that entry to the widely used reporter cell line HEK293 requires clathrin whereas entry to neurons does not. Cholesterol depletion or knockdown of cholesterol transport protein Niemann-Pick type C1 in neurons renders cells highly vulnerable to cytosolic entry and seeded aggregation. Our findings establish entry as the rate-limiting step in seeded aggregation and demonstrate that dysregulated cholesterol, a feature of several neurodegenerative diseases, potentiates tau aggregation. Graphical Abstract

Abstract A fundamental property of infectious agents is their particulate nature: infectivity arises from independently-acting particles rather than as a result of collective action. Assemblies of the protein tau can exhibit seeding behaviour, potentially underlying the apparent spread of tau aggregation in many neurodegenerative diseases. Here we ask whether tau assemblies share with classical pathogens the characteristic of particulate behaviour. We used organotypic hippocampal slice cultures from P301S tau transgenic mice in order to precisely control the concentration of extracellular tau assemblies. Whilst untreated slices displayed no overt signs of pathology, exposure to tau assemblies could result in the formation of intraneuronal, hyperphosphorylated tau structures. However, seeding ability of tau assemblies did not titrate in a one-hit manner in neural tissue. The results suggest that seeding behaviour of tau only arises at supra-physiological concentrations, with implications for the interpretation of high-dose intracranial challenge experiments and the possible contribution of seeded aggregation to human disease.