Forståelse af mekanismerne bag synaptisk degeneration, der ligger til grund for kliniske symptomer hos patienter med muskelsygdomme og neurodegenerative sygdomme.

Denne undersøgelse vil:

1. udføre RNA-sekventering af postmortem synapser fra præfrontalcortex hos patienter med skizofreni eller frontotemporal demens og upåvirkede kontrolpersoner. Dataene vil blive kombineret med allerede tilgængelige RNA-sekventeringsdata fra etablerede iPSC-kloner fra skizofreni eller adfærdsvariant frontotemporal demens patienter og upåvirkede kontrolpersoner. De postmortem frontotemporal demens prøver er allerede karakteriseret med hensyn til frontal cortex patologi i en tidligere undersøgelse, og data fra RNA-sekventering af homogenater er tilgængelige til sammenligning. Præfrontalcortex er blevet anset som en kernepåvirket region på tværs af MD'er og ND'er, hvilket gør dette til den perfekte region til at bestemme fælles molekylære drivkræfter for synapsedysfunktion. Vejanalyser af RNA-sekventeringsdatasættet vil blive udført for at identificere biologiske veje eller individuelle gener, der er deregulerede i de postmortem prøver og iPSC-linjer fra hver tilstand. I alt 3 gener, der konvergerer mellem de postmortem og iPSC-datasæt, vil blive udvalgt til gen-redigering. Hvert gen vil blive CRISPR/Cas9-repareret i 1 udvalgt skizofreni forældrelinje og 1 udvalgt frontotemporal demens forældrelinje. Virkningen af de inducerede transkriptionelle ændringer på funktionelle og synaptiske morfologifænotyper i neuronale kulturer fra hver gen-redigerede linje vil blive sammenlignet med den respektive forældrelinje og med linjer fra 3 sunde kontrolpersoner. En redning af sygdomsfænotyperne forventes, således at den reparerede redigerede linje viser aktivitet og synaptisk morfologi sammenlignelig med de sunde kontrollinjer og forskellig fra den uredigerede forældrelinje. Alle eksperimenter vil inkludere 3 biologiske replikater, hvilket tager det samlede antal analyser til 420. Undersøgelsen vil også bestemme mikroglias rolle i neuronale underskud i iPSC-afledte neuroner fra de 20 tilgængelige kloner fra patienter med skizofreni eller adfærdsvariant frontotemporal demens ved at sammenligne elektrofysiologisk aktivitet og synapsemorfologi i iPSC-afledte neuronkulturer alene med dem observeret i iPSC-afledte neuroner co-kultiveret med iPSC-afledt mikrogli differenceret fra de samme kloner.
2. sammenligne den molekylære sammensætning af postmortem synapser fra præfrontalcortex på tværs af 3 MD'er (major depressiv lidelse, bipolar lidelse og skizofreni) og identificere differentielt udtrykte proteiner og dysfunktionelle proteinnetværk gennem vejanalyser. For at bestemme de potentielle effekter af psykiatriske lægemidler på synaptiske proteomer, vil undersøgelsen kvantificere koncentrationerne af >200 psykoaktive stoffer og metabolitter i både blod- og cerebellum postmortem prøver fra de samme donorer og bestemme korrelationen med de differentielt udtrykte proteiner. Mens blodanalyser giver information om stoffer til stede på dødstidspunktet, tjener toksikologiske data i hjerneväv, som akkumulerer stoffer i uger eller endda måneder efter sidste indtagelse, som en bedre indikator for subjekternes overholdelse af behandlingerne. Grupper større end 15 subjekter anbefales til proteomiske undersøgelser som denne. Hvert subjekt blev parret med en kontrolsubjekt, der matchede køn, alder og postmortem interval og uden tegn på psykiatriske eller neurologiske tilstande ifølge deres medicinske journaler.
3. kvantificere og sammenligne synapsetab i hjerneområder vist at være associeret med reducerede volumener i MD- og ND-patienter postmortem. Specifikt vil undersøgelsen sammenligne synaptæthed i præfrontalcortex, hippocampus og striatum fra patienter med major depressiv lidelse, bipolar lidelse, skizofreni, Alzheimers sygdom, frontotemporal demens med alders- og kønsmatchede upåvirkede kontrolpersoner.