MDおよびND患者における臨床症状の根底にあるシナプス変性のメカニズムの理解

本研究では以下のことを行います：

1. 統合失調症または前頭側頭型認知症の患者および無影響対照群の前頭前皮質における死後シナプスのRNAシーケンシングを実施します。 このデータは、確立された統合失調症または行動変異型前頭側頭型認知症患者および無影響対照群のiPSCクローンから既に利用可能なRNAシーケンシングデータと組み合わせられます。 死後前頭側頭型認知症サンプルは、以前の研究で前頭皮質病理の観点から既に特徴づけられており、均質化サンプルからのRNAシーケンシングデータが比較のために利用可能です。 前頭前皮質は精神疾患と神経変性疾患の両方にわたる主要な影響領域として示されているため、シナプス機能障害の共通分子ドライバーを決定するのに最適な領域です。 RNAシーケンシングデータセットの経路解析を実施し、各状態の死後サンプルおよびiPSCラインで調節異常を示す生物学的経路または個々の遺伝子を同定します。 死後データセットとiPSCデータセットの間で収束する合計3つの遺伝子を遺伝子編集のために選択します。 各遺伝子は、選択された1つの統合失調症親ラインと1つの前頭側頭型認知症親ラインでCRISPR/Cas9修復されます。 誘導された転写変化が、各遺伝子編集ラインの神経細胞培養における機能的およびシナプス形態表現型に与える影響を、それぞれの親ラインおよび3つの健康対照群のラインと比較します。 修復された編集ラインが健康対照ラインに匹敵し、未編集の親ラインとは異なる活動性とシナプス形態を示すように、疾患表現型の回復が期待されます。 すべての実験には3つの生物学的反復を含み、総解析数を420とします。 本研究ではまた、統合失調症または行動変異型前頭側頭型認知症患者から利用可能な20クローンのiPSC由来ニューロンにおける神経細胞欠損に対するミクログリアの役割を、iPSC由来ニューロン単独培養と同一クローンから分化したiPSC由来ミクログリアと共培養したiPSC由来ニューロンで観察された電気生理学的活動性およびシナプス形態を比較することによって決定します。
2. 3つの精神疾患（大うつ病性障害、双極性障害、統合失調症）にわたる前頭前皮質の死後シナプスの分子構成を比較し、経路解析を通じて発現差のあるタンパク質と機能不全タンパク質ネットワークを同定します。 向精神薬がシナプスプロテオームに与える潜在的な影響を決定するために、本研究では同じドナーからの血液および小脳死後サンプルの両方において200以上の向精神薬および代謝物の濃度を定量し、発現差のあるタンパク質との相関を決定します。 血液分析は死亡時に存在した薬物に関する情報を提供しますが、最後の摂取後数週間または数ヶ月にわたって薬物を蓄積する脳組織の毒物学的データは、被験者の治療遵守のより良い指標となります。 このようなプロテオミクス研究では、15名を超える被験者群が推奨されます。 各被験者は、性別、年齢、死後間隔を一致させ、医療記録によると精神医学的または神経学的状態の証拠がない対照被験者とペアリングされました。
3. 精神疾患および神経変性疾患患者の死後において容積減少と関連することが示された脳領域でのシナプス損失を定量化および比較します。 具体的には、大うつ病性障害、双極性障害、統合失調症、アルツハイマー病、前頭側頭型認知症の患者の前頭前皮質、海馬、線条体におけるシナプス密度を、年齢および性別を一致させた無影響対照群と比較します。