MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798280711570
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31845943
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a616
■1001  ▼aLish,  Alexandra.▼0(orcid)0000-0002-5207-922X?lang=en
■24510▼aRegulation  of  Intercellular  Communication  by  Alzheimer's  Disease  Genetic  Risk  Factors
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a234  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Young-Pearse,  Tracy.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2025.
■520    ▼aIntercellular  communication  between  glial  cells,  neurons,  and  the  vasculature  drives  the  progression  of  neurodegenerative  diseases  like  Alzheimer's  disease  (AD).  The  accumulation  of  misfolded  proteins  initiates  neuroinflammation,  activating  microglia  to  release  proinflammatory  signals  that,  in  turn,  drive  astrocyte  reactivity.  This  feedback  loop  sustains  and  amplifies  inflammation,  disrupts  vascular  function,  and  accelerates  the  progression  of  synapse  loss  and  neurodegeneration.  Although  hallmark  features  of  AD-tau  tangles,  Aβ  deposits,  and  synapse  loss-emphasize  neuronal  dysfunction,  genetic  studies  underscore  the  pivotal  role  of  glial-specific  genes,  including  TREM2,  APOE,  and  CLU,  in  late-onset  AD  (LOAD).  In  contrast,  familial  AD  (fAD)  is  driven  by  mutations  in  APP  and  PSEN1/2,  which  are  known  to  induce  altered  Aβ  production  within  neurons.  Understanding  how  glial-driven  LOAD  risk  factors  contribute  to  neuronal  dysfunction  and  how  fAD-linked  mutations  disrupt  glial  communication  is  crucial  for  unraveling  the  interconnected  mechanisms  of  AD  pathogenesis.Advancements  in  single-nucleus  RNA  sequencing  (snRNAseq)  have  uncovered  diverse  cellular  states  implicated  in  neurodegenerative  diseases,  including  disease-associated  microglia  (DAM),  which  are  closely  tied  to  neuronal  function.  However,  testing  hypotheses  regarding  glial-neuronal  intercellular  communication  derived  from  these  datasets  requires  a  reproducible  human  model  system  capable  of  capturing  the  complexity  of  these  interactions.  To  address  this,  we  developed  a  robust  human  iPSC-derived  triple-culture  platform  incorporating  astrocytes,  neurons,  and  microglia.  Analyses  of  each  cell  type  in  mono-  and  co-culture  uncovered  distinct  transcriptional  signatures  uniquely  shaped  by  co-culture  interactions.  For  example,  astrocyte  co-culture  strongly  induced  the  upregulation  of  DAM-associated  proteins,  including  TREM2,  SPP1,  APOE,  and  GPNMB.  Strikingly,  exposure  to  fAD  neurons  initially  suppressed  astrocyte-mediated  DAM  induction  while  activating  NfB-dependent  inflammatory  responses.  These  findings  validate  our  platform's  ability  to  model  glial-neuronal  interactions  and  provide  insights  into  how  fAD  mutations  disrupt  intercellular  signaling.We  then  leveraged  this  platform  to  investigate  the  intercellular  mechanisms  underlying  the  AD  risk  gene  Clusterin  (CLU).  Genetic  studies  implicate  CLU  in  AD  pathogenesis,  and  CLU  levels  are  elevated  in  the  brains  of  individuals  with  AD.  Despite  nearly  three  decades  of  research,  the  role  of  CLU  remains  enigmatic:  it  is  unclear  whether  CLU  upregulation  is  neuroprotective,  contributes  to  pathology,  or  serves  merely  as  a  biomarker.  Based  on  multi-omic  analyses  of  postmortem  human  brain  tissue,  we  hypothesized  that  sufficient  astrocytic  CLU  upregulation  in  response  to  neuropathology  preserves  cognitive  function,  while  reduced  CLU  expression,  as  seen  in  individuals  carrying  CLU  risk  alleles,  increases  disease  susceptibility.  Using  human  iPSC-based  models,  we  explored  the  molecular  and  functional  consequences  of  CLU  deficiency.  Unbiased  proteomic  profiling  and  functional  validation  revealed  that  CLU  deficiency  activates  NFκB-dependent  signaling,  leading  to  elevated  secretion  of  complement  component  C3  and  proinflammatory  cytokines.  By  establishing  co-cultures  of  astrocytes  with  neurons,  microglia,  or  both,  we  demonstrate  an  intricate  network  of  intercellular  signaling,  leading  to  microglia-dependent  tau  phosphorylation,  increased  microglia  phagocytosis,  and  reduced  synapse  density  in  CLU  deficient  conditions.  Remarkedly,  longitudinal  analysis  of  human  plasma  samples  revealed  that  individuals  with  CLU  protective  alleles  showed  an  increase  in  CLU  levels  over  time  without  changes  in  inflammatory  markers,  while  those  with  risk  alleles  exhibited  stable  CLU  levels  alongside  an  upregulation  in  inflammatory  markers.  By  integrating  mouse  and  human  cellular  models,  we  demonstrate  that  CLU  risk  alleles  recapitulate  CLU-loss-of-function  phenotypes  under  neuropathological  burden.  In  vivo,  mice  carrying  a  humanized  CLU  risk  allele  showed  reduced  CLU  protein  levels  and  increased  expression  of  phagocytosis-  and  complement-related  genes.  In  vitro,  we  used  genetically  diverse  iPSC-derived  astrocytes  to  demonstrate  that  CLU  risk  alleles  led  to  reduced  CLU  and  APOE  levels  and  increased  complement  protein  and  phosphorylated  tau  levels  in  co-cultures  with  microglia  and  neurons.  Taken  together,  our  findings  establish  a  mechanistic  link  between  AD  genetic  risk  factors,  astrocyte  reactivity,  and  microglia-mediated  effects  on  synaptic  integrity,  underscoring  CLU  as  a  pivotal  neuroprotective  factor  in  AD  pathogenesis  and  brain  health.Our  triple-culture  model  effectively  captures  critical  signaling  dynamics  among  microglia,  neurons,  and  astrocytes  but  lacks  vascular  components,  such  as  brain  endothelial  cells  and  pericytes,  which  are  integral  to  the  blood-brain  barrier  (BBB).  The  BBB,  a  cornerstone  of  the  neurovascular  unit  (NVU),  preserves  brain  homeostasis,  and  its  dysfunction  contributes  to  neurodegenerative  processes.  To  extend  our  platform,  we  developed  an  all-human  BBB  model  that  incorporates  endothelial  cells,  pericytes,  astrocytes,  neurons,  and  microglia.  We  demonstrate  the  utility  of  this  model  by  profiling  the  molecular  responses  of  BBB  cells  exposed  to  fAD  neurons,  revealing  dysregulated  pathways  across  multiple  cell  types,  including  extracellular  matrix  (ECM)  degradation,  complement  activation,  and  TNF  signaling  via  NFκB.  Furthermore,  endothelial  cells  exhibited  upregulation  of  matrisome  proteins  (e.g.,  SMOC1,  SPOCK3,  MDK)  and  increased  matrix  metalloproteinase  activity,  recapitulating  vascular  changes  observed  in  the  AD  brain.  Our  findings  provide  a  powerful  resource  for  investigating  cell-type-specific  responses  to  pathogenic  Aβ  and  provide  a  platform  for  exploring  therapeutic  interventions  targeting  the  NVU.Collectively,  these  studies  illuminate  the  critical  role  of  glial-neuronal  and  vasculature  interactions  in  AD  pathogenesis,  revealing  how  glial-driven  risk  factors  affect  neuronal  homeostasis  and  how  fAD-associated  mutations  disrupt  intercellular  communication.  Using  our  co-culture  systems,  we  found  that  acute  exposure  to  fAD  neurons  suppresses  astrocyte-induced  DAM  states,  triggers  inflammatory  responses,  and  upregulates  matrisome  proteins  in  BBB  cell  types,  reflecting  AD-related  vascular  changes.  Moreover,  we  demonstrate  that  CLU  protects  neuronal  synapses  by  mitigating  complement  and  inflammatory  signaling  between  microglia  and  astrocytes.  These  findings  underscore  the  utility  of  co-culture  models  in  uncovering  mechanisms  by  which  glial-neuronal  and  vasculature  interactions  preserve  brain  homeostasis  and  how  their  disruption  by  genetic  risk  factors  contributes  to  neurodegeneration.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aNeurosciences
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■71020▼aHarvard  University▼bBiological  and  Biomedical  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17356769▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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