MD 및 ND 환자의 임상 증상을 뒷받침하는 시냅스 퇴행 메커니즘 이해

이 연구는 다음과 같은 내용을 수행합니다:

1. 조현병 또는 전두측두엽치매 환자와 대조군의 전전두엽 피질에서 사후 시냅스의 RNA 시퀀싱을 수행합니다. 이 데이터는 기존에 확립된 조현병 또는 행동 변이형 전두측두엽치매 환자와 대조군의 iPSC 클론에서 이미 이용 가능한 RNA 시퀀싱 데이터와 결합됩니다. 사후 전두측두엽치매 샘플은 이전 연구에서 전두엽 피질 병리학적 특성이 이미 규명되었으며, 균질화된 샘플의 RNA 시퀀싱 데이터가 비교를 위해 이용 가능합니다. 전전두엽 피질은 정신질환(MDs)과 신경퇴행성질환(NDs) 모두에서 핵심 영향을 받는 영역으로 알려져 있어, 시냅스 기능 장애의 공통 분자 동인을 규명하기에 이상적인 영역입니다. RNA 시퀀싱 데이터셋의 경로 분석을 수행하여 각 조건의 사후 샘플과 iPSC 계통에서 조절이상이 있는 생물학적 경로 또는 개별 유전자를 식별합니다. 사후 샘플과 iPSC 데이터셋 간에 일치하는 총 3개의 유전자를 유전자 편집 대상으로 선정합니다. 각 유전자는 선정된 1개의 조현병 모계 계통과 1개의 전두측두엽치매 모계 계통에서 CRISPR/Cas9을 이용하여 수리됩니다. 유도된 전사적 변화가 각 유전자 편집 계통의 신경 세포 배양에서 기능적 및 시냅스 형태 표현형에 미치는 영향을 해당 모계 계통과 3개의 건강한 대조군 계통과 비교합니다. 질병 표현형의 회복이 예상되어, 수리된 편집 계통이 건강한 대조군 계통과 유사하고 비편집 모계 계통과 구별되는 활성 및 시냅스 형태를 나타낼 것입니다. 모든 실험은 3개의 생물학적 반복을 포함하여 총 분석 수를 420회로 합니다. 이 연구는 또한 조현병 또는 행동 변이형 전두측두엽치매 환자의 20개 이용 가능한 클론에서 유래한 iPSC 유래 신경세포의 신경 결손에 미세아교세포의 역할을 규명합니다. 이를 위해 iPSC 유래 신경세포 단독 배양에서 관찰된 전기생리학적 활성 및 시냅스 형태를 동일 클론에서 분화된 iPSC 유래 미세아교세포와 공동 배양된 iPSC 유래 신경세포에서 관찰된 것과 비교합니다.
2. 3가지 정신질환(MDD, 양극성 장애, 조현병)의 전전두엽 피질 사후 시냅스 분자 구성을 비교하고, 경로 분석을 통해 차등 발현 단백질과 기능장애 단백질 네트워크를 식별합니다. 정신약물이 시냅스 단백질체에 미치는 잠재적 영향을 규명하기 위해, 동일 기증자의 혈액과 소뇌 사후 샘플에서 200종 이상의 정신활성 약물 및 대사체 농도를 정량화하고, 차등 발현 단백질과의 상관관계를 규명합니다. 혈액 분석은 사망 당시 존재한 약물에 대한 정보를 제공하는 반면, 마지막 투여 후 수주 또는 수개월 동안 약물이 축적되는 뇌 조직의 독성학적 데이터는 대상자의 치료 순응도를 더 잘 나타내는 지표 역할을 합니다. 이와 같은 단백질체학 연구에는 15명 이상의 대상자로 구성된 그룹이 권장됩니다. 각 대상자는 의무기록에 따라 정신질환 또는 신경학적 상태의 증거가 없는 대조군 대상자와 성별, 연령, 사후 간격을 일치시켜 짝지었습니다.
3. 정신질환 및 신경퇴행성질환 환자 사후에서 부피 감소와 연관된 것으로 나타난 뇌 영역에서 시냅스 손실을 정량화하고 비교합니다. 구체적으로, 이 연구는 주요우울장애, 양극성 장애, 조현병, 알츠하이머병, 전두측두엽치매 환자의 전전두엽 피질, 해마, 선조체에서의 시냅스 밀도를 연령 및 성별이 일치하는 대조군과 비교합니다.