MD- ja ND-potilaiden kliinisten oireiden taustalla olevien synapsien rappeutumismekanismien ymmärtäminen.

Tämä tutkimus toteuttaa seuraavat vaiheet:

1. Suorittaa RNA-sekvensoinnin skitsofrenia- tai otsa-ohimolohkodementiapotilaiden ja terveiden verrokkien prefrontaalisen aivokuoren post mortem -synapsien aineistoista. Tämä data yhdistetään jo saatavilla olevaan RNA-sekvensointitietoon vakiintuneista iPSC-klooneista skitsofrenia- tai käyttäytymisvariantin otsa-ohimolohkodementiapotilailta ja terveiltä verrokeilta. Post mortem -otsa-ohimolohkodementia-näytteet on jo aiemmassa tutkimuksessa karakterisoitu etuaivolohkon patologian osalta, ja homogenaattien RNA-sekvensointitiedot ovat saatavilla vertailua varten. Prefrontaalista aivokuorta on pidetty keskeisenä vaikutusalueena sekä mielialahäiriöissä että hermoston rappeumasairauksissa, mikä tekee siitä ihanteellisen alueen määritettäessä synapsejen toimintahäiriöiden yhteisiä molekyylimekanismeja. RNA-sekvensointiaineiston reitti-analyysi suoritetaan tunnistaakseen biologiset reitit tai yksittäiset geenit, joiden ilmentyminen on häiriintynyt post mortem -näytteissä ja iPSC-solu linjoissa kussakin tutkittavassa tilassa. Yhteensä 3 geeniä, jotka esiintyvät sekä post mortem - että iPSC-aineistoissa, valitaan geenimuokkaukseen. Jokainen geeni korjataan CRISPR/Cas9-tekniikalla yhdessä valitussa skitsofreniaa sairastavan vanhemmassa solulinjassa ja yhdessä valitussa otsa-ohimolohkodementiaa sairastavan vanhemmassa solulinjassa. Indusoitujen transkriptiomuutosten vaikutusta toiminnallisiin ja synaptisiin morfologiafenotyyppeihin kussakin geenimuokatusta solulinjasta johdetuissa hermosolu kultureissa verrataan vastaavaan vanhempaan solulinjaan sekä 3 terveen verrokin solulinjoihin. Odotetaan sairausfenotyyppien pelastumista siten, että korjattu muokattu solulinja osoittaa aktiivisuutta ja synapsimorfologiaa, joka vastaa terveiden verrokkien solulinjoja ja poikkeaa muokkaamattomasta vanhemmasta solulinjasta. Kaikki kokeet sisältävät 3 biologista toistoa, jolloin analyysien kokonaismääräksi tulee 420. Tutkimus selvittää myös mikroglian roolia neuronien vajeissa iPSC:stä johdetuissa hermosoluissa 20 saatavilla olevasta kloonista skitsofrenia- tai käyttäytymisvariantin otsa-ohimolohkodementiapotilailta vertaamalla elektrofysiologista aktiivisuutta ja synapsimorfologiaa iPSC:stä johdetuissa hermosolukulttuureissa yksinään niihin, joita havaitaan iPSC:stä johdetuissa hermosoluissa, joita on yhdessäviljelty samoista klooneista erilaistetuilla iPSC:stä johdetuilla mikroglioilla.
2. Vertailee post mortem -synapsien molekyylikoostumusta prefrontaalisessa aivokuoressa kolmen mielialahäiriön (masennus, kaksisuuntainen mielialahäiriö ja skitsofrenia) kesken ja tunnistaa eri tavoin ilmentyviä proteiineja sekä toimintahäiriöisiä proteiiniverkostoja reitti-analyyseillä. Määrittääkseen psyykenlääkkeiden mahdolliset vaikutukset synaptisiin proteomeihin, tutkimus kvantifoi yli 200 psyykeaktiivisen lääkkeen ja metaboliittien pitoisuudet sekä veri- että aivonäytteissä samoista luovuttajista ja määrittää näiden korrelaation eri tavoin ilmentyvien proteiinien kanssa. Vaikka verianalyysit antavat tietoa kuolinhetkellä vaikuttaneista lääkkeistä, aivokudoksen toksikologinen data, joka kertoo lääkkeiden kertymisestä viikkojen tai jopa kuukausien ajalta viimeisen annoksen jälkeen, on parempi indikaattori potilaiden lääkehoitoon sitoutumisesta. Yli 15 koehenkilön ryhmät suositellaan tällaisissa proteomiikan tutkimuksissa. Jokainen koehenkilö paritettiin verrokkikoehenkilöön, jolla vastattiin sukupuolta, ikää ja post mortem -aikaa, eikä lääketieteellisten tietojen mukaan ollut todisteita psykiatrisista tai neurologisista sairauksista.
3. Kvantifoi ja vertailee synapsikadon määrää aivoalueilla, joiden on osoitettu liittyvän alentuneisiin tilavuuksiin mielialahäiriö- ja hermoston rappeumasairauspotilaiden post mortem -aineistoissa. Erityisesti tutkimus vertailee synapsitiheyttä prefrontaalisessa aivokuoressa, hippokampuksessa ja striatumissa potilailla, joilla on masennus, kaksisuuntainen mielialahäiriö, skitsofrenia, Alzheimerin tauti, otsa-ohimolohkodementia verrattuna ikä- ja sukupuolivastineisiin terveisiin verrokkeihin.