Abstract Microglia contribute to Alzheimer’s Disease (AD) progression and are candidate therapeutic targets. Human microglia exhibit an array of transcriptional phenotypes implying that accurate manipulation of microglial function will require clarity of their molecular states and context dependent regulation. To increase the number of microglia analyzed per subject we employed fluorescence activated nuclei sorting prior to single-nucleus RNA-seq on human prefrontal cortices. We observed microglia phenotypes previously unrecognized in human brain gene expression studies and mapped their transcriptomic relationships by trajectory inference. Three clusters were enriched for endolysosomal pathways, one of which showed differential expression of AD GWAS genes in addition to genes implicated in nucleic acid detection and interferon signaling. Analysis of the “homeostatic” microglia cluster revealed a uniquely AD subcluster. Our study demonstrates the value of deeply profiling microglia to explore the biological implications of microglia transcriptomic diversity.

Abstract The SORL1 gene has recently emerged as a strong Alzheimer’s Disease (AD) risk gene. Over 500 different variants have been identified in the gene and the contribution of individual variants to AD development and progression is still largely unknown. Here, we describe a family consisting of 2 parents and 5 offspring. Both parents were affected with dementia and one had confirmed AD pathology with an age of onset >75 years. All offspring were affected with AD with ages at onset ranging from 53yrs-74yrs. DNA was available from the parent with confirmed AD and 5 offspring. We identified a coding variant, p.(Arg953Cys), in SORL1 in 5 of 6 individuals affected by AD. Notably, variant carriers had severe AD pathology, and the SORL1 variant segregated with TDP-43 pathology (LATE-NC). We further characterized this variant and show that this Arginine substitution occurs at a critical position in the YWTD-domain of the SORL1 translation product, SORL1. Functional studies further show that the p.R953C variant leads to retention of the SORL1 protein in the endoplasmic reticulum which leads to decreased maturation and shedding of the receptor and prevents its normal endosomal trafficking. Together, our analysis suggests that p.R953C is a pathogenic variant of SORL1 and sheds light on mechanisms of how missense SORL1 variants may lead to AD.

The Sortilin-related receptor 1 gene (SORL1, SORLA) is strongly associated with risk of developing Alzheimer9s disease (AD). SORLA is a regulator of endosomal trafficking in neurons and interacts with retromer, a complex that is a 9master conductor9 of endosomal trafficking. Pharmacological chaperones stabilize retromer in vitro, enhancing its function. Here we used an isogenic series of human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines with either one or two copies of SORL1 or harboring one copy of a SORL1 variant linked to increased risk for AD. We treated hiPSC-derived cortical neurons with the established retromer chaperone, TPT-260, and tested whether indicators of AD9s defining endosomal, amyloid, and Tau pathologies were corrected. We observed that the degree of rescue by TPT-260 treatment varied, depending on the number of copies of functional SORL1 and which SORL1 variant was expressed. Using a disease-relevant preclinical model, our work illuminates how the SORL1-retromer pathway can be therapeutically harnessed.