Spinal muscular atrophy type 1 (SMA1) is a progressive, monogenic motor neuron disease with an onset during infancy that results in failure to achieve motor milestones and in death or the need for mechanical ventilation by 2 years of age. We studied functional replacement of the mutated gene encoding survival motor neuron 1 (SMN1) in this disease.Fifteen patients with SMA1 received a single dose of intravenous adeno-associated virus serotype 9 carrying SMN complementary DNA encoding the missing SMN protein. Three of the patients received a low dose (6.7×1013 vg per kilogram of body weight), and 12 received a high dose (2.0×1014 vg per kilogram). The primary outcome was safety. The secondary outcome was the time until death or the need for permanent ventilatory assistance. In exploratory analyses, we compared scores on the CHOP INTEND (Children's Hospital of Philadelphia Infant Test of Neuromuscular Disorders) scale of motor function (ranging from 0 to 64, with higher scores indicating better function) in the two cohorts and motor milestones in the high-dose cohort with scores in studies of the natural history of the disease (historical cohorts).As of the data cutoff on August 7, 2017, all 15 patients were alive and event-free at 20 months of age, as compared with a rate of survival of 8% in a historical cohort. In the high-dose cohort, a rapid increase from baseline in the score on the CHOP INTEND scale followed gene delivery, with an increase of 9.8 points at 1 month and 15.4 points at 3 months, as compared with a decline in this score in a historical cohort. Of the 12 patients who had received the high dose, 11 sat unassisted, 9 rolled over, 11 fed orally and could speak, and 2 walked independently. Elevated serum aminotransferase levels occurred in 4 patients and were attenuated by prednisolone.In patients with SMA1, a single intravenous infusion of adeno-associated viral vector containing DNA coding for SMN resulted in longer survival, superior achievement of motor milestones, and better motor function than in historical cohorts. Further studies are necessary to confirm the safety and efficacy of this gene therapy. (Funded by AveXis and others; ClinicalTrials.gov number, NCT02122952 .).

The similarities and differences between the disease mechanisms underlying the sporadic and familial forms of amyotrophic lateral sclerosis (ALS; Lou Gehrig's disease) are poorly characterized. Using human astrocytes derived from neural progenitor cells obtained from cadaveric spinal cords, Haidet-Phillips et al. propose that sporadic and familial ALS share common pathogenic pathways involving astrocyte-mediated damage. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal motor neuron disease, with astrocytes implicated as contributing substantially to motor neuron death in familial (F)ALS1,2,3,4,5. However, the proposed role of astrocytes in the pathology of ALS derives in part from rodent models of FALS based upon dominant mutations within the superoxide dismutase 1 (SOD1) gene, which account for <2% of all ALS cases2,4,5. Their role in sporadic (S)ALS, which affects >90% of ALS patients, remains to be established. Using astrocytes generated from postmortem tissue from both FALS and SALS patients, we show that astrocytes derived from both patient groups are similarly toxic to motor neurons. We also demonstrate that SOD1 is a viable target for SALS, as its knockdown significantly attenuates astrocyte-mediated toxicity toward motor neurons. Our data highlight astrocytes as a non–cell autonomous component in SALS and provide an in vitro model system to investigate common disease mechanisms and evaluate potential therapies for SALS and FALS.

Neuroinflammation is one of the most striking hallmarks of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Nuclear factor-kappa B (NF-κB), a master regulator of inflammation, is upregulated in spinal cords of ALS patients and SOD1-G93A mice. In this study, we show that selective NF-κB inhibition in ALS astrocytes is not sufficient to rescue motor neuron (MN) death. However, the localization of NF-κB activity and subsequent deletion of NF-κB signaling in microglia rescued MNs from microglial-mediated death in vitro and extended survival in ALS mice by impairing proinflammatory microglial activation. Conversely, constitutive activation of NF-κB selectively in wild-type microglia induced gliosis and MN death in vitro and in vivo. Taken together, these data provide a mechanism by which microglia induce MN death in ALS and suggest a novel therapeutic target that can be modulated to slow the progression of ALS and possibly other neurodegenerative diseases by which microglial activation plays a role.

Significance Direct conversion is a recently established method to generate neuronal progenitor cells (NPCs) from skin fibroblasts in a fast and efficient manner. In this study, we show that this method can be used to model neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Because the origin of ALS is mainly sporadic with unknown cause, methods to model the disease are urgently needed. The produced NPCs are differentiated into astrocytes, which are involved in motor neuron death in ALS. Strikingly, skin-derived astrocytes show similar toxicity toward motor neurons as astrocytes from autopsies of patients. This tool now allows studying ALS while the patient is still alive and can help in testing potential therapeutics for individual patients.