Abstract C9orf72 hexanucleotide repeat expansion (HRE) is a major genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. The role of microglia in these C9orf72 HRE-associated diseases is understudied. To elucidate effects of C9orf72 HRE on microglia, we have characterized human induced pluripotent stem cell-derived microglia (iMG) from behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD) patients carrying the C9orf72 HRE. C9orf72 HRE iMG were compared to iMG from healthy controls and sporadic bvFTD patients. The phenotypes of iMG were analyzed using bulk RNA sequencing, biochemical and immunofluorescence analyses, and live cell imaging. C9orf72 HRE-carrying iMG showed nuclear RNA foci and poly-GP dipeptide repeat proteins but no decreased C9orf72 mRNA or protein expression. TDP-43 pathology was absent from all bvFTD iMG. As compared to healthy control iMG, quantitative immunofluorescence analyses indicated that all bvFTD iMG had reduced number, size, and intensity of LAMP2-A-positive vesicles. C9orf72 HRE-carrying iMG additionally showed decreased number, size, and intensity of p62/SQSTM1-positive vesicles. These changes were accompanied by increased phagocytic activity of the C9orf72 HRE-carrying iMG. Serum starvation increased phagocytic activity also in the iMG of sporadic bvFTD patients. RNA sequencing revealed that iMG of C9orf72 HRE-carrying bvFTD patients as compared to the iMG of sporadic bvFTD patients showed differential gene expression in pathways related to RNA and protein regulation and mitochondrial metabolism. Our data suggest potential alterations in the autophagosomal/lysosomal pathways in bvFTD patient iMG, which are further reinforced by the C9orf72 HRE and functionally manifest as increased phagocytic activity.

Background: Microglia-specific genetic variants are enriched in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer′s disease (AD), implicating a central role for alterations of the innate immune system in the disease etiology. A rare coding variant in the PLCG2 gene (rs72824905, p.P522R) selectively expressed in microglia and macrophages was recently identified and shown to reduce the risk for AD. Methods: To assess the role of this variant in the context of immune cell functions, we generated a Plcγ2-P522R knock-in (KI) mouse model using CRISPR/Cas9 gene editing. Results: Functional analyses of macrophages derived from homozygous KI mice and wild type (WT) littermates revealed that the P522R variant potentiates the primary function of Plcγ2 as a Pip2-metabolizing enzyme. This was associated with improved survival, enhanced phagocytic activity, and increased acute inflammatory response of the KI cells. Enhanced phagocytosis was also observed in mouse BV2 microglia-like cells overexpressing human PLCγ2-P522R, but not in PLCγ2-WT expressing cells. Furthermore, the brain mRNA signature together with microglia-specific PET imaging indicated microglia activation in Plcγ2-P522R KI mice. Conclusion: Thus, we have delineated cellular mechanisms of the protective Plcγ2-P522R variant, which provide further support for the emerging idea that activated microglia exert protective functions in AD.### Competing Interest Statement

Type 2 diabetes (T2D) increases the risk of Alzheimer's disease (AD). Even though these two diseases share common molecular pathways, the mechanisms remain elusive. To shed light into these mechanisms, mice with different AD- and/or tauopathy-linked genetic backgrounds were utilized; APPswe/PS1dE9 (A+Tw), Tau P301L (AwT+), and APPswe/PS1dE9/Tau P301L (A+T+). Feeding these mice with typical Western diet (TWD) led to obesity and diabetic phenotype as compared to respective mice with a standard diet. TWD also exacerbated memory and learning impairment in A+Tw and AwT+, but not in A+T+ mice. Furthermore, RNA sequencing of mouse hippocampal samples revealed altered responses to AD-related pathologies in A+Tw and A+T+ mice upon TWD, pointing specifically towards aberrant microglial functionality and PI3K-Akt signaling. Accordingly, fewer microglia alongside an increased number of dystrophic neurites around β-amyloid plaques, and impaired PI3K-Akt signaling, were discovered in the hippocampus of TWD mice. Mechanistic elucidation revealed that disruption of the PI3K-Akt signaling pathway by pharmacological or genetic approaches significantly decreased the phagocytic uptake and proinflammatory response as well as increased the activity of Syk-kinase upon ligand-induced activation of Trem2/Dap12 signaling in mouse microglia. Finally, characterization of microglial pathology in cortical biopsies of idiopathic normal pressure hydrocephalus (iNPH) patients harboring β-amyloid plaques revealed a significant decrease in the number of microglia per β-amyloid plaque in obese iNPH patients with T2D as compared to both normal weight and obese iNPH patients without T2D. Collectively, these results suggest that the peripheral diabetic phenotype in mice and humans associates with reduced microglial response to β-amyloid pathology.