Pochopení mechanismů synaptické degenerace, která je základem klinických příznaků u pacientů s MD a ND.

Tato studie bude:

1. provádět RNA sekvencování postmortem synapsí z prefrontální kůry pacientů se schizofrenií nebo frontotemporální demencí a nepostižených kontrol. Data budou kombinována s již dostupnými daty z RNA sekvencování zavedených iPSC klonů od pacientů se schizofrenií nebo behaviorální variantou frontotemporální demence a nepostižených kontrol. Postmortem vzorky frontotemporální demence již byly charakterizovány z hlediska patologie frontální kůry v předchozí studii a data z RNA sekvencování homogenátů jsou k dispozici pro srovnání. Prefrontální kůra byla identifikována jako klíčová postižená oblast napříč MD a ND, což z ní činí ideální oblast pro určení společných molekulárních mechanismů synaptické dysfunkce. Bude provedena analýza drah datové sady RNA sekvencování k identifikaci biologických drah nebo jednotlivých genů, které jsou deregulovány v postmortem vzorcích a iPSC liniích z každého stavu. Celkem 3 geny, které se shodují mezi postmortem a iPSC datovými sadami, budou vybrány pro genovou editaci. Každý gen bude CRISPR/Cas9 opraven v 1 vybrané rodičovské linii schizofrenie a 1 vybrané rodičovské linii frontotemporální demence. Dopad indukovaných transkripčních změn na funkční a synaptické morfologické fenotypy v neuronálních kulturách z každé genově editované linie bude porovnán s příslušnou rodičovskou linií a s liniemi od 3 zdravých kontrol. Očekává se záchrana onemocnění tak, že opravená editovaná linie vykazuje aktivitu a synaptickou morfologii srovnatelnou se zdravými kontrolními liniemi a odlišnou od neupravené rodičovské linie. Všechny experimenty budou zahrnovat 3 biologické replikáty, čímž celkový počet analýz dosáhne 420. Studie také určí roli mikroglie na neuronální deficity v iPSC odvozených neuronech z 20 dostupných klonů od pacientů se schizofrenií nebo behaviorální variantou frontotemporální demence porovnáním elektrofyziologické aktivity a morfologie synapsí v kulturách iPSC odvozených neuronů samotných s těmi pozorovanými v iPSC odvozených neuronech kokultivovaných s iPSC odvozenou mikroglíí diferencovanou ze stejných klonů.
2. porovná molekulární složení postmortem synapsí z prefrontální kůry napříč 3 MD (velká depresivní porucha, bipolární porucha a schizofrenie) a identifikuje diferencovaně exprimované proteiny a dysfunkční proteinové sítě prostřednictvím analýzy drah. Pro určení potenciálních účinků psychotropních léků na synaptické proteomy studie kvantifikuje koncentrace >200 psychoaktivních léků a metabolitů v krvi i mozečkových postmortem vzorcích od stejných dárců a určí korelaci s diferencovaně exprimovanými proteiny. Zatímco krevní analýzy poskytují informace o lécích přítomných v době smrti, toxikologická data v mozkové tkáni, která akumuluje léky po týdny nebo dokonce měsíce po posledním příjmu, slouží jako lepší ukazatel adherence subjektů k léčbě. Pro proteomické studie, jako je tato, se doporučují skupiny větší než 15 subjektů. Každý subjekt byl spárován s kontrolním subjektem, který odpovídal pohlaví, věku a postmortem intervalu a bez důkazů o psychiatrických nebo neurologických onemocněních podle jejich lékařských záznamů.
3. kvantifikuje a porovná ztrátu synapsí v oblastech mozku, u kterých bylo prokázáno, že jsou spojeny se sníženými objemy u pacientů s MD a ND postmortem. Konkrétně studie porovná hustotu synapsí v prefrontální kůře, hippocampu a striatu u pacientů s velkou depresivní poruchou, bipolární poruchou, schizofrenií, Alzheimerovou chorobou, frontotemporální demencí s věkem a pohlavím odpovídajícími nepostiženými kontrolami.