Temporal lobe epilepsy (TLE) is linked to neuron death in the hippocampus. Now David Henshall and colleagues show that miR-134 is upregulated in humans with TLE and in an experimental epilepsy model in mice. Decreasing miR-134 before induction of epilepsy in mice reduces neuron death and the generation of spontaneous seizures. Temporal lobe epilepsy is a common, chronic neurological disorder characterized by recurrent spontaneous seizures. MicroRNAs (miRNAs) are small, noncoding RNAs that regulate post-transcriptional expression of protein-coding mRNAs, which may have key roles in the pathogenesis of neurological disorders. In experimental models of prolonged, injurious seizures (status epilepticus) and in human epilepsy, we found upregulation of miR-134, a brain-specific, activity-regulated miRNA that has been implicated in the control of dendritic spine morphology. Silencing of miR-134 expression in vivo using antagomirs reduced hippocampal CA3 pyramidal neuron dendrite spine density by 21% and rendered mice refractory to seizures and hippocampal injury caused by status epilepticus. Depletion of miR-134 after status epilepticus in mice reduced the later occurrence of spontaneous seizures by over 90% and mitigated the attendant pathological features of temporal lobe epilepsy. Thus, silencing miR-134 exerts prolonged seizure-suppressant and neuroprotective actions; determining whether these are anticonvulsant effects or are truly antiepileptogenic effects requires additional experimentation.

ABSTRACT Paediatric high grade glioma and diffuse midline glioma (including DIPG) are comprised of multiple biological and clinical subgroups, the majority of which urgently require novel therapies. Patient-derived in vitro primary cell cultures represent potentially useful tools for mechanistic and preclinical investigation based upon their retention of key features of tumour subgroups under experimental conditions amenable to high-throughput approaches. We present 17 novel primary cultures derived from patients in London, Dublin and Belfast, and together with cultures established or shared from Barcelona, Brisbane, Rome and Stanford, assembled a panel of 52 models under 2D (laminin matrix) and/or 3D (neurospheres) conditions, fully credentialed by phenotypic and molecular comparison to the original tumour sample (methylation BeadArray, panel/exome sequencing, RNAseq). In screening a subset of these against a panel of ~400 approved chemotherapeutics and small molecules, we identified specific dependencies associated with tumour subgroups and/or specific molecular markers. These included MYCN -amplified cells and ATM/DNA-PK inhibitors, and DIPGs with PPM1D activating truncating mutations and inhibitors of MDM2 or PARP1. Specific mutations in PDGFRA were found to confer sensitivity to a range of RTK inhibitors, though not all such mutations conferred sensitivity to targeted agents. Notably, dual PDGFRA/FGFR and downstream pathway MEK inhibitors showed profound effects against both PDGFRA-sensitising mutant and FGFR1-dependent non-brainstem pHGG and DIPG. In total, 85% cells were found to have at least one drug screening hit in short term assays linked to the underlying biology of the patient’s tumour, providing a rational approach for individualised clinical translation.

The molecular mechanisms that shape the gene expression landscape during the development and maintenance of chronic states of brain hyperexcitability are incompletely understood. Here we show that cytoplasmic mRNA polyadenylation, a posttranscriptional mechanism for regulating gene expression, undergoes widespread reorganisation in temporal lobe epilepsy. Specifically, over 25% of the hippocampal transcriptome displayed changes in their poly(A) tail in mouse models of epilepsy, particular evident in the chronic phase. The expression of cytoplasmic polyadenylation binding proteins (CPEB1-4) was found to be altered in the hippocampus in mouse models of epilepsy and temporal lobe epilepsy patients and CPEB4 target transcripts were over-represented among those showing poly(A) tail changes. Supporting an adaptive function, CPEB4-deficiency leads to an increase in seizure severity and neurodegeneration in mouse models of epilepsy. Together, these findings reveal an additional layer of gene expression control during epilepsy and point to novel targets for seizure control and disease-modification in epilepsy.

Abstract The immunoproteasome is a central protease complex required for optimal antigen presentation. Immunoproteasome activity is also associated with facilitating degradation of misfolded and oxidized proteins, which prevents cellular stress. While extensively studied during diseases with increasing evidence suggesting a role for the immunoproteasome during pathological conditions including neurodegenerative diseases, this enzyme complex is believed to be mainly inactive in the healthy brain. Here, we show an age-dependent increase in polyubiquitination in the brain of wild-type mice, accompanied with induction of immunoproteasomes, which was most prominent in neurons and microglia. In contrast, mice completely lacking immunoproteasomes (triple-knockout (TKO) mice deficient for LMP2, LMP7 and MECL-1), displayed a strong increase in polyubiquitinated proteins already in the young brain and developed spontaneous epileptic seizures, beginning at the age of 6 months. Injections of kainic acid led to high epilepsy-related mortality of aged TKO mice, confirming increased pathological hyperexcitability states. Notably, the expression of the immunoproteasome was reduced in the brains of patients suffering from epilepsy. In addition, aged TKO mice showed increased anxiety, tau hyperphosphorylation and degeneration of Purkinje cell population with the resulting ataxic symptoms and locomotion alterations. Collectively, our study suggests a critical role for the immunoproteasome in the maintenance of a healthy brain during aging.