Khodosevich及其同事分析了9例精神分裂癥患者和14例無精神病史對照的背外側前額葉皮層的組織樣本,具體是在Brodmann 9區。以往的功能和解剖學研究認為,這個大腦區域與精神分裂癥有關。
對于每個樣本,研究人員首先根據神經元標志物NeuN的表達分離出神經元細胞核,然后在10x Genomics的Chromium Controller系統上制備測序文庫,并開展測序。他們總共測序了22.5萬個細胞核,其中20.9萬個通過了質量控制分析。
總的來說,精神分裂癥患者大腦皮層的神經元組成有所不同。GABA能中間神經元較少,特別是屬于PVALB、SST和VIP亞型的,但屬于L2_3_CUX2家族和L4_5_FEZF2_LRRK1亞型的主神經元比例增加。轉錄分析還發現,精神分裂癥患者主神經元的L2_3_CUX2_LAMP5亞家族和GABA能中間神經元的PVALB亞家族的基因表達與對照有很大差異。
然而,研究人員還指出,精神分裂癥是一種高度可變的疾病,個體間的差異很大。當他們比較患者和對照的轉錄差異大小時,他們發現對照樣本緊密地聚集在一起,而精神分裂癥樣本不大集中,比較分散。
盡管如此,研究人員還是在每個神經元亞型中找到了差異表達的基因。這些基因往往影響某些通路:與能量代謝和蛋白質合成通路相關的基因下調,而參與神經傳遞、可塑性和發育過程的基因上調。
他們在論文中指出:“我們的數據支持這樣的理論,即與精神分裂癥相關的發育事件是在妊娠晚期發生在背外側前額葉皮層,這是由于GABA能中間神經元到達皮層回路以及主神經元分化受到了干擾?!?/p>
不過,類似這樣的單細胞核研究只是從一小部分患者樣本中得出了結論。研究人員指出,未來的研究需要分析大量的樣本,從而深入了解潛在的協變量如何影響細胞豐度和基因表達。