Понимание механизмов синаптической дегенерации, лежащих в основе клинических симптомов у пациентов с нервно-мышечными заболеваниями и нейродегенеративными заболеваниями.

Это исследование будет:

1. проводить РНК-секвенирование посмертных синапсов префронтальной коры пациентов с шизофренией или лобно-височной деменцией и здоровых контрольных субъектов. Данные будут объединены с уже доступными данными РНК-секвенирования установленных линий iPSC от пациентов с шизофренией или поведенческим вариантом лобно-височной деменции и здоровых контрольных субъектов. Посмертные образцы лобно-височной деменции уже были охарактеризованы в отношении патологии лобной коры в предыдущем исследовании, и данные РНК-секвенирования гомогенатов доступны для сравнения. Префронтальная кора была определена как ключевая пораженная область при психических и нейродегенеративных заболеваниях, что делает её идеальным регионом для определения общих молекулярных драйверов синаптической дисфункции. Будет проведен анализ путей в наборе данных РНК-секвенирования для идентификации биологических путей или отдельных генов, deregулированных в посмертных образцах и линиях iPSC при каждом состоянии. Всего 3 гена, конвергирующих между посмертными данными и данными iPSC, будут отобраны для генного редактирования. Каждый ген будет отрепарирован с помощью CRISPR/Cas9 в 1 выбранной родительской линии шизофрении и 1 выбранной родительской линии лобно-височной деменции. Влияние индуцированных транскрипционных изменений на функциональные и синаптические морфологические фенотипы в нейрональных культурах из каждой отредактированной линии будет сравниваться с соответствующей родительской линией и с линиями от 3 здоровых контрольных субъектов. Ожидается спасение болезненных фенотипов, так что отрепарированная отредактированная линия показывает активность и синаптическую морфологию, сравнимую со здоровыми контрольными линиями и отличную от нередактированной родительской линии. Все эксперименты будут включать 3 биологические реплики, доводя общее количество анализов до 420. Исследование также определит роль микроглии в нейрональных дефицитах в нейронах, полученных из iPSC, из 20 доступных клонов от пациентов с шизофренией или поведенческим вариантом лобно-височной деменции, путем сравнения электрофизиологической активности и морфологии синапсов в культурах нейронов, полученных из iPSC, с теми, которые наблюдаются в нейронах, полученных из iPSC, совместно культивируемых с микроглией, полученной из iPSC и дифференцированной из тех же клонов.
2. сравнивать молекулярный состав посмертных синапсов префронтальной коры при 3 психических заболеваниях (большое депрессивное расстройство, биполярное расстройство и шизофрения) и идентифицировать дифференциально экспрессируемые белки и дисфункциональные белковые сети с помощью анализа путей. Чтобы определить потенциальные эффекты психотропных препаратов на синаптические протеомы, исследование будет количественно определять концентрации >200 психоактивных препаратов и метаболитов как в крови, так и в посмертных образцах мозжечка от тех же доноров и определять корреляцию с дифференциально экспрессируемыми белками. В то время как анализы крови предоставляют информацию о препаратах, присутствующих на момент смерти, токсикологические данные в ткани мозга, которая накапливает препараты в течение недель или даже месяцев после последнего приема, служат лучшим индикатором приверженности субъектов лечению. Группы размером более 15 субъектов рекомендуются для протеомных исследований, подобных этому. Каждый субъект был спарован с контрольным субъектом, совпадающим по полу, возрасту и посмертному интервалу, и без свидетельств психиатрических или неврологических состояний, согласно их медицинским записям.
3. количественно определять и сравнивать потерю синапсов в регионах мозга, которые, как было показано, связаны с уменьшенными объемами у пациентов с психическими и нейродегенеративными заболеваниями посмертно. В частности, исследование будет сравнивать плотность синапсов в префронтальной коре, гиппокампе и стриатуме у пациентов с большим депрессивным расстройством, биполярным расстройством, шизофренией, болезнью Альцгеймера, лобно-височной деменцией с возрастно- и пол-сопоставимыми здоровыми контрольными субъектами.