ABSTRACT We investigated the function of Lhx2, a LIM homeobox gene expressed in developing B-cells, forebrain and neural retina, by analyzing embryos deficient in functional Lhx2 protein. Lhx2 mutant embryos are anophthalmic, have malformations of the cerebral cortex, and die in utero due to severe anemia. In Lhx2−/− embryos specification of the optic vesicle occurs; however, development of the eye arrests prior to formation of an optic cup. Deficient cellular proliferation in the forebrain results in hypoplasia of the neocortex and aplasia of the hippocampal anlagen. In addition to the central nervous system malformations, a cell non-autonomous defect of definitive erythropoiesis causes severe anemia in Lhx2−/− embryos. Thus Lhx2 is necessary for normal development of the eye, cerebral cortex, and efficient definitive erythropoiesis.

SummaryThe Smith-Lemli-Opitz syndrome (SLOS; also known as "RSH syndrome" [MIM 270400]) is an autosomal recessive multiple malformation syndrome due to a defect in cholesterol biosynthesis. Children with SLOS have elevated serum 7-dehydrocholesterol (7-DHC) levels and typically have low serum cholesterol levels. On the basis of this biochemical abnormality, it has been proposed that mutations in the human sterol Δ7-reductase (7-DHC reductase; E.C.1.3.1.21) gene cause SLOS. However, one could also propose a defect in a gene that encodes a protein necessary for either the expression or normal function of sterol Δ7-reductase. We cloned cDNA encoding a human sterol Δ7-reductase (DHCR7) on the basis of its homology with the sterol Δ7-reductase from Arabidopsis thaliana, and we confirmed the enzymatic function of the human gene product by expression in SLOS fibroblasts. SLOS fibroblasts transfected with human sterol Δ7-reductase cDNA showed a significant reduction in 7-DHC levels, compared with those in SLOS fibroblasts transfected with the vector alone. Using radiation-hybrid mapping, we show that the DHCR7 gene is encoded at chromosome 11q12-13. To establish that defects in this gene cause SLOS, we sequenced cDNA clones from SLOS patients. In three unrelated patients we have identified four different mutant alleles. Our results demonstrate both that the cDNA that we have identified encodes the human sterol Δ7-reductase and that mutations in DHCR7 are responsible for at least some cases of SLOS. The Smith-Lemli-Opitz syndrome (SLOS; also known as "RSH syndrome" [MIM 270400]) is an autosomal recessive multiple malformation syndrome due to a defect in cholesterol biosynthesis. Children with SLOS have elevated serum 7-dehydrocholesterol (7-DHC) levels and typically have low serum cholesterol levels. On the basis of this biochemical abnormality, it has been proposed that mutations in the human sterol Δ7-reductase (7-DHC reductase; E.C.1.3.1.21) gene cause SLOS. However, one could also propose a defect in a gene that encodes a protein necessary for either the expression or normal function of sterol Δ7-reductase. We cloned cDNA encoding a human sterol Δ7-reductase (DHCR7) on the basis of its homology with the sterol Δ7-reductase from Arabidopsis thaliana, and we confirmed the enzymatic function of the human gene product by expression in SLOS fibroblasts. SLOS fibroblasts transfected with human sterol Δ7-reductase cDNA showed a significant reduction in 7-DHC levels, compared with those in SLOS fibroblasts transfected with the vector alone. Using radiation-hybrid mapping, we show that the DHCR7 gene is encoded at chromosome 11q12-13. To establish that defects in this gene cause SLOS, we sequenced cDNA clones from SLOS patients. In three unrelated patients we have identified four different mutant alleles. Our results demonstrate both that the cDNA that we have identified encodes the human sterol Δ7-reductase and that mutations in DHCR7 are responsible for at least some cases of SLOS.

Smith–Lemli–Opitz syndrome (SLOS), desmosterolosis and lathosterolosis are human syndromes caused by defects in the final stages of cholesterol biosynthesis. Many of the developmental malformations in these syndromes occur in tissues and structures whose embryonic patterning depends on signaling by the Hedgehog (Hh) family of secreted proteins. Here we report that response to the Hh signal is compromised in mutant cells from mouse models of SLOS and lathosterolosis and in normal cells pharmacologically depleted of sterols. We show that decreasing levels of cellular sterols correlate with diminishing responsiveness to the Hh signal. This diminished response occurs at sterol levels sufficient for normal autoprocessing of Hh protein, which requires cholesterol as cofactor and covalent adduct. We further find that sterol depletion affects the activity of Smoothened (Smo), an essential component of the Hh signal transduction apparatus.

Oxysterols are biomarkers for diagnosis and drug treatment in Niemann-Pick C1 disease.

Niemann-Pick type C1 (NPC1) disease is a rare, progressively fatal neurodegenerative disease for which there are no FDA-approved therapies. A major barrier to developing new therapies for this disorder has been the lack of a sensitive and noninvasive diagnostic test. Recently, we demonstrated that two cholesterol oxidation products, specifically cholestane-3β,5α,6β-triol (3β,5α,6β-triol) and 7-ketocholesterol (7-KC), were markedly increased in the plasma of human NPC1 subjects, suggesting a role for these oxysterols in diagnosis of NPC1 disease and evaluation of therapeutics in clinical trials. In the present study, we describe the development of a sensitive and specific LC-MS/MS method for quantifying 3β,5α,6β-triol and 7-KC human plasma after derivatization with N,N-dimethylglycine. We show that dimethylglycine derivatization successfully enhanced the ionization and fragmentation of 3β,5α,6β-triol and 7-KC for mass spectrometric detection of the oxysterol species in human plasma. The oxysterol dimethylglycinates were resolved with high sensitivity and selectivity, and enabled accurate quantification of 3β,5α,6β-triol and 7-KC concentrations in human plasma. The LC-MS/MS assay was able to discriminate with high sensitivity and specificity between control and NPC1 subjects, and offers for the first time a noninvasive, rapid, and highly sensitive method for diagnosis of NPC1 disease.

Abstract Niemann-Pick disease, type C1 (NPC1) is a rare, fatal neurodegenerative disorder caused by pathological variants in NPC1 , which encodes a lysosomal cholesterol transport protein. There are no FDA approved treatments for this disorder. Both systemic and central nervous system delivery of AAV9- hNPC1 have shown significant disease amelioration in NPC1 murine models. To assess the impact of dose and window of therapeutic efficacy in Npc1 m1N mice, we systemically administered three different doses of AAV9- hNPC1 at 4 weeks old and the medium dose at pre-, early, and post-symptomatic timepoints. Higher vector doses and treatment earlier in life were associated with enhanced transduction in the nervous system and resulted in significantly increased lifespan. Similar beneficial effects were noted after gene therapy in Npc1 I1061T mice, a model that recapitulates a common human hypomorphic variant. Our findings help define dose ranges, treatment ages, and efficacy in severe and hypomorphic models of NPC1 deficiency and suggest that earlier delivery of AAV9- hNPC1 in a pre-symptomatic disease state is likely to yield optimal outcomes in individuals with NPC1. Summary Blurb Systemic AAV9- hNPC1 gene therapy in null Npc1 m1N mice at higher doses or with earlier administration and treatment of hypomorphic Npc1 I1061T mice delays disease progression and increases lifespan.

Background There is no consistent approach in assessing swallowing function both in clinical or research settings. However, its significance in ensuring proper nutrition, growth/ development, and overall quality of life is undeniable. We aim to introduce a novel methodology that enhances swallowing function as an outcome measure in clinical and rare disease research and demonstrate its efficacy in Niemann-Pick Type C1 (NPC1). Methods We reviewed commonly implemented qualitative and quantitative swallowing assessments in current clinical practice, including patient/proxy/clinician reports, clinical swallowing evaluation, videofluoroscopic swallow assessment (VFSS), and post-VFSS interpretive measures [American Speech Hearing Association National Outcomes Measures Scale (ASHA-NOMS) and National Institutes of Health penetration and aspiration scale (NIH-PAS)]. Data analysis involved descriptive statistics, longitudinal statistical modeling to account for NPC1-specific covariates, and Kappa weighting correlations to determine inter-rater reliability. Results Our NPC1 cohort ( n = 120) underwent baseline and longitudinal evaluations, ( n = 269 VFSSs). We identified three statistically significant ( p < 0.05) NPC1-specific variables associated with post-VFSS interpretive measures, providing insights into disease progression and treatment effects. Inter-rater reliability correlations for ASHA-NOMS and NIH-PAS demonstrated strong agreement between two speech pathologists [ASHA-NOMS: 0.76 (95% CI 0.70-0.83); NIH-PAS: 0.88 (95% CI 0.82- 0.93)]. VFSS mean radiation dosage was calculated ( n = 129) and fell within the acceptable range declared by the American College of Radiology (263.79 ± 147.44 cGy*cm 2 ). Conclusions This comprehensive methodology successfully documented functional swallowing status with dietary modifications and aspiration risk in a rare disease cohort (NPC1). Additionally, we effectively employed this methodology to support swallowing function as a research endpoint, specifically for phenotyping and developing therapeutic interventions for rare diseases.