Complement pathway overactivation can lead to neuronal damage in various neurological diseases. Although Alzheimer's disease (AD) is characterized by β-amyloid plaques and tau tangles, previous work examining complement has largely focused on amyloidosis models. We find that glial cells show increased expression of classical complement components and the central component C3 in mouse models of amyloidosis (PS2APP) and more extensively tauopathy (TauP301S). Blocking complement function by deleting C3 rescues plaque-associated synapse loss in PS2APP mice and ameliorates neuron loss and brain atrophy in TauP301S mice, improving neurophysiological and behavioral measurements. In addition, C3 protein is elevated in AD patient brains, including at synapses, and levels and processing of C3 are increased in AD patient CSF and correlate with tau. These results demonstrate that complement activation contributes to neurodegeneration caused by tau pathology and suggest that blocking C3 function might be protective in AD and other tauopathies.

Passive immunization against β-amyloid (Aβ) has become an increasingly desirable strategy as a therapeutic treatment for Alzheimer9s disease (AD). However, traditional passive immunization approaches carry the risk of Fcγ receptor-mediated overactivation of microglial cells, which may contribute to an inappropriate proinflammatory response leading to vasogenic edema and cerebral microhemorrhage. Here, we describe the generation of a humanized anti-Aβ monoclonal antibody of an IgG4 isotype, known as MABT5102A (MABT). An IgG4 subclass was selected to reduce the risk of Fcγ receptor-mediated overactivation of microglia. MABT bound with high affinity to multiple forms of Aβ, protected against Aβ1–42 oligomer-induced cytotoxicity, and increased uptake of neurotoxic Aβ oligomers by microglia. Furthermore, MABT-mediated amyloid plaque removal was demonstrated using in vivo live imaging in hAPP^(V717I)/PS1 transgenic mice. When compared with a human IgG1 wild-type subclass, containing the same antigen-binding variable domains and with equal binding to Aβ, MABT showed reduced activation of stress-activated p38MAPK (p38 mitogen-activated protein kinase) in microglia and induced less release of the proinflammatory cytokine TNFα. We propose that a humanized IgG4 anti-Aβ antibody that takes advantage of a unique Aβ binding profile, while also possessing reduced effector function, may provide a safer therapeutic alternative for passive immunotherapy for AD. Data from a phase I clinical trial testing MABT is consistent with this hypothesis, showing no signs of vasogenic edema, even in ApoE4 carriers.

Human genetics and preclinical studies have identified key contributions of TREM2 to several neurodegenerative conditions, inspiring efforts to modulate TREM2 therapeutically. Here, we characterize the activities of three TREM2 agonist antibodies in multiple mixed-sex mouse models of Alzheimer's disease (AD) pathology and remyelination. Receptor activation and downstream signaling are explored in vitro, and active dose ranges are determined in vivo based on pharmacodynamic responses from microglia. For mice bearing amyloid-β (Aβ) pathology (PS2APP) or combined Aβ and tau pathology (TauPS2APP), chronic TREM2 agonist antibody treatment had limited impact on microglia engagement with pathology, overall pathology burden, or downstream neuronal damage. For mice with demyelinating injuries triggered acutely with lysolecithin, TREM2 agonist antibodies unexpectedly disrupted injury resolution. Likewise, TREM2 agonist antibodies limited myelin recovery for mice experiencing chronic demyelination from cuprizone. We highlight the contributions of dose timing and frequency across models. These results introduce important considerations for future TREM2-targeting approaches.

Multiple myeloma (MM) arises from malignant immunoglobulin-secreting plasma cells and remains an incurable, often lethal disease despite recent therapeutic advances. The unfolded-protein response sensor IRE1α supports protein secretion by deploying a kinase-endoribonuclease module to activate the transcription factor XBP1s. MM cells may coopt the IRE1α-XBP1s pathway; however, the validity of IRE1α as a potential MM therapeutic target is controversial. Here we show that genetic disruption of IRE1α or XBP1s, or pharmacologic IRE1α kinase inhibition, attenuated subcutaneous or orthometastatic growth of MM tumors in mice, and augmented efficacy of two well-established frontline antimyeloma agents, bortezomib or lenalidomide. Mechanistically, IRE1α perturbation inhibited expression of key components of the ER-associated degradation machinery, as well as cytokines and chemokines known to promote MM growth. Selective IRE1αkinase inhibition reduced viability of CD138+ plasma cells while sparing CD138- cells from bone marrow of newly diagnosed MM patients or patients whose disease relapsed after 1 - 4 lines of treatment in both US- and EU-based cohorts. IRE1α inhibition preserved survival and glucose-induced insulin secretion by pancreatic microislets. Together, these results establish a strong therapeutic rationale for targeting IRE1α with kinase-based small-molecule inhibitors in MM.

The complement classical pathway (CP) is a key mediator of synapse loss and neurodegeneration in mouse models of Alzheimer′s (AD) and other neurodegenerative diseases. We analyzed human brain proteomics and found consistent elevations of all CP proteins, but not other complement pathways, in AD patient brains. We performed human genetics analysis that identified a rare variant in the C1S gene within the Finnish population that is associated with AD and we found that a common AD-associated C1S variant correlates with increased C1S protein levels. A targeted assay detected elevated C1S activation in AD patient CSF. Given this specific implication of the CP in AD, we next evaluated the therapeutic approach of targeting the CP in the brain using antisense oligonucleotides (ASOs). To identify promising CP targets for knockdown using ASOs we first tested for rescue of synapse loss in an AD mouse model using heterozygous and homozygous complement knockout mice and examined the relative brain expression levels of different CP genes. Based on these experiments we prioritized C1r, C1s and C4 as promising targets for therapeutic knockdown using ASOs. We then screened for ASOs for each target, evaluating in vitro and in vivo knockdown and toxicity, and identified optimal ASOs targeting C1r, C1s and C4. Experiments with AD model mice demonstrated significant rescue of synapse loss following treatment with C1r, C1s or C4 ASOs. Overall, our findings provide proof of concept for using nucleic acid-based medicine to target the CP in AD and demonstrate the translational potential of this approach.