Hereditary spastic paraplegias (HSPs) are genetically driven disorders with the hallmark of progressive spastic gait disturbance. To investigate the phenotypic spectrum, prognostic factors, and genotype-specific differences, we analyzed baseline data from a continuous, prospective cohort.We recruited 608 HSP cases from 519 families of mostly German origin. Clinical severity was assessed by the Spastic Paraplegia Rating Scale. Complicating symptoms were recorded by a standardized inventory.Family history indicated dominant (43%), recessive (10%), and simplex (47%) disease. We observed a significant male predominance, particularly in simplex cases without a genetic diagnosis. Disease severity increased with disease duration. Earlier disease onset was associated with less severe disease. Specific complicating features including cognitive impairment, extrapyramidal or peripheral motor involvement, and ataxia were associated with worse disease severity. Disease severity also depended on the genotype. HSP cases maintained the ability to walk independently for a median disease duration of 22 years. Early onset cases were able to maintain free walking significantly longer and were at less risk to become wheelchair dependent.This cross-sectional cohort study provides the first large-scale data on disease manifestation, progression, and modifying factors, with relevance for counseling of HSP families and planning of future cross-sectional and natural history studies. Later age of onset, specific complicating features, and the SPG11 genotype are strongly associated with more severe disease. Future interventional studies will require stratification for modifiers of disease progression identified in this study. Prospective longitudinal studies will verify progression rates calculated in this baseline analysis.

Charcot-Marie-Tooth (CMT) neuropathies comprise a group of monogenic disorders affecting the peripheral nervous system. CMT is characterized by a clinically and genetically heterogeneous group of neuropathies, involving all types of Mendelian inheritance patterns. Over 1,000 different mutations have been discovered in 80 disease-associated genes. Genetic research of CMT has pioneered the discovery of genomic disorders and aided in understanding the effects of copy number variation and the mechanisms of genomic rearrangements. CMT genetic study also unraveled common pathomechanisms for peripheral nerve degeneration, elucidated gene networks, and initiated the development of therapeutic approaches. The reference genome, which became available thanks to the Human Genome Project, and the development of next generation sequencing tools, considerably accelerated gene and mutation discoveries. In fact, the first clinical whole genome sequence was reported in a patient with CMT. Here we review the history of CMT gene discoveries, starting with technologies from the early days in human genetics through the high-throughput application of modern DNA analyses. We highlight the most relevant examples of CMT genes and mutation mechanisms, some of which provide promising treatment strategies. Finally, we propose future initiatives to accelerate diagnosis of CMT patients through new ways of sharing large datasets and genetic variants, and at ever diminishing costs.

Boucher-Neuhäuser and Gordon Holmes syndromes are clinical syndromes defined by early-onset ataxia and hypogonadism plus chorioretinal dystrophy (Boucher-Neuhäuser syndrome) or brisk reflexes (Gordon Holmes syndrome). Here we uncover the genetic basis of these two syndromes, demonstrating that both clinically distinct entities are allelic for recessive mutations in the gene PNPLA6. In five of seven Boucher-Neuhäuser syndrome/Gordon Holmes syndrome families, we identified nine rare conserved and damaging mutations by applying whole exome sequencing. Further, by dissecting the complex clinical presentation of Boucher-Neuhäuser syndrome and Gordon Holmes syndrome into its neurological system components, we set out to analyse an additional 538 exomes from families with ataxia (with and without hypogonadism), pure and complex hereditary spastic paraplegia, and Charcot-Marie-Tooth disease type 2. We identified four additional PNPLA6 mutations in spastic ataxia and hereditary spastic paraplegia families, revealing that Boucher-Neuhäuser and Gordon Holmes syndromes in fact represent phenotypic clusters on a spectrum of neurodegenerative diseases caused by mutations in PNPLA6. Structural analysis indicates that the majority of mutations falls in the C-terminal phospholipid esterase domain and likely inhibits the catalytic activity of PNPLA6, which provides the precursor for biosynthesis of the neurotransmitter acetylcholine. Our findings show that PNPLA6 influences a manifold of neuronal systems, from the retina to the cerebellum, upper and lower motor neurons and the neuroendocrine system, with damage of this protein causing an extraordinarily broad continuous spectrum of associated neurodegenerative disease.

An abstract is not available for this content so a preview has been provided. As you have access to this content, a full PDF is available via the 'Save PDF' action button.

SummaryInborn errors of selenoprotein expression arise from deleterious variants in genes encoding selenoproteins or selenoprotein biosynthetic factors, some of which are associated with neurodegenerative disorders. This study shows that bi-allelic selenocysteine tRNA-specific eukaryotic elongation factor (EEFSEC) variants cause selenoprotein deficiency, leading to progressive neurodegeneration. EEFSEC deficiency, an autosomal recessive disorder, manifests with global developmental delay, progressive spasticity, ataxia, and seizures. Cerebral MRI primarily demonstrated a cerebellar pathology, including hypoplasia and progressive atrophy. Exome or genome sequencing identified six different bi-allelic EEFSEC variants in nine individuals from eight unrelated families. These variants showed reduced EEFSEC function in vitro, leading to lower levels of selenoproteins in fibroblasts. In line with the clinical phenotype, an eEFSec-RNAi Drosophila model displays progressive impairment of motor function, which is reflected in the synaptic defects in this model organisms. This study identifies EEFSEC deficiency as an inborn error of selenocysteine metabolism. It reveals the pathophysiological mechanisms of neurodegeneration linked to selenoprotein metabolism, suggesting potential targeted therapies.