Zrozumienie mechanizmów degeneracji synaptycznej leżących u podstaw objawów klinicznych u pacjentów z MD i ND.

Badanie to będzie:

1. przeprowadzać sekwencjonowanie RNA pośmiertnych synaps z kory przedczołowej pacjentów ze schizofrenią lub otępieniem czołowo-skroniowym oraz nieobciążonych osób kontrolnych. Dane zostaną połączone z już dostępnymi danymi sekwencjonowania RNA z ustalonych klonów iPSC od pacjentów ze schizofrenią lub behawioralnym wariantem otępienia czołowo-skroniowego oraz nieobciążonych osób kontrolnych. Próbki pośmiertne otępienia czołowo-skroniowego zostały już scharakteryzowane pod względem patologii kory czołowej w poprzednim badaniu, a dane z sekwencjonowania RNA homogenatów są dostępne do porównania. Kora przedczołowa została wskazana jako kluczowy dotknięty region w zaburzeniach psychicznych i neurodegeneracyjnych, co czyni ją idealnym regionem do określenia wspólnych molekularnych czynników dysfunkcji synaps. Analiza ścieżek zestawu danych sekwencjonowania RNA zostanie przeprowadzona w celu zidentyfikowania biologicznych szlaków lub poszczególnych genów, które są deregulowane w próbkach pośmiertnych i liniach iPSC dla każdego stanu. Łącznie 3 geny, które pokrywają się między zestawami danych pośmiertnych i iPSC, zostaną wybrane do edycji genów. Każdy gen zostanie naprawiony za pomocą CRISPR/Cas9 w 1 wybranej linii rodzicielskiej schizofrenii i 1 wybranej linii rodzicielskiej otępienia czołowo-skroniowego. Wpływ indukowanych zmian transkrypcyjnych na fenotypy funkcjonalne i morfologii synaps w hodowlach neuronowych z każdej linii poddanej edycji genów zostanie porównany z odpowiednią linią rodzicielską oraz z liniami od 3 zdrowych kontroli. Oczekuje się ratowania fenotypów chorobowych tak, że naprawiona linia poddana edycji wykazuje aktywność i morfologię synaps porównywalną do linii zdrowych kontroli i odmienną od nieedytowanej linii rodzicielskiej. Wszystkie eksperymenty będą obejmować 3 replikaty biologiczne, co daje łączną liczbę analiz wynoszącą 420. Badanie określi również rolę mikrogleju w deficytach neuronowych w neuronach pochodzących z iPSC z 20 dostępnych klonów od pacjentów ze schizofrenią lub behawioralnym wariantem otępienia czołowo-skroniowego, porównując aktywność elektrofizjologiczną i morfologię synaps w hodowli samych neuronów pochodzących z iPSC z obserwowanymi w neuronach pochodzących z iPSC współhodowanych z mikroglejem pochodzącym z iPSC zróżnicowanym z tych samych klonów.
2. porównać skład molekularny pośmiertnych synaps z kory przedczołowej w 3 zaburzeniach psychicznych (duża depresja, choroba afektywna dwubiegunowa i schizofrenia) oraz zidentyfikować różnicowo ekspresjonowane białka i dysfunkcyjne sieci białkowe poprzez analizy ścieżek. Aby określić potencjalne efekty leków psychotropowych na proteomy synaptyczne, badanie skwantyfikuje stężenia >200 leków psychoaktywnych i metabolitów zarówno we krwi, jak i w próbkach pośmiertnych móżdżku od tych samych dawców oraz określi korelację z różnicowo ekspresjonowanymi białkami. Podczas gdy analizy krwi dostarczają informacji o lekach obecnych w czasie śmierci, dane toksykologiczne w tkance mózgowej, która kumuluje leki przez tygodnie lub nawet miesiące po ostatnim przyjęciu, służą jako lepszy wskaźnik przestrzegania leczenia przez badanych. Grupy większe niż 15 osób są zalecane w badaniach proteomicznych takich jak to. Każda osoba badana została sparowana z osobą kontrolną, dopasowaną pod względem płci, wieku i czasu pośmiertnego oraz bez dowodów na zaburzenia psychiatryczne lub neurologiczne, zgodnie z ich dokumentacją medyczną.
3. skwantyfikować i porównać utratę synaps w regionach mózgu, które wykazują zmniejszone objętości u pacjentów z zaburzeniami psychicznymi i neurodegeneracyjnymi po śmierci. W szczególności badanie porówna gęstość synaps w korze przedczołowej, hipokampie i prążkowiu u pacjentów z dużą depresją, chorobą afektywną dwubiegunową, schizofrenią, chorobą Alzheimera, otępieniem czołowo-skroniowym z nieobciążonymi osobami kontrolnymi dopasowanymi pod względem wieku i płci.