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Shared patterns of glial transcriptional dysregulation link Huntington’s disease and schizophrenia
Brain ( IF 10.6 ) Pub Date : 2024-07-19 , DOI: 10.1093/brain/awae166 Nguyen P T Huynh 1, 2 , Mikhail Osipovitch 1 , Rossana Foti 1 , Janna Bates 2 , Benjamin Mansky 2 , Jose C Cano 2 , Abdellatif Benraiss 2 , Chuntao Zhao 3 , Q Richard Lu 3 , Steven A Goldman 1, 2
Brain ( IF 10.6 ) Pub Date : 2024-07-19 , DOI: 10.1093/brain/awae166 Nguyen P T Huynh 1, 2 , Mikhail Osipovitch 1 , Rossana Foti 1 , Janna Bates 2 , Benjamin Mansky 2 , Jose C Cano 2 , Abdellatif Benraiss 2 , Chuntao Zhao 3 , Q Richard Lu 3 , Steven A Goldman 1, 2
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Huntington’s disease and juvenile-onset schizophrenia have long been regarded as distinct disorders. However, both manifest cell-intrinsic abnormalities in glial differentiation, with resultant astrocytic dysfunction and hypomyelination. To assess whether a common mechanism might underlie the similar glial pathology of these otherwise disparate conditions, we used comparative correlation network approaches to analyse RNA-sequencing data from human glial progenitor cells (hGPCs) produced from disease-derived pluripotent stem cells. We identified gene sets preserved between Huntington’s disease and schizophrenia hGPCs yet distinct from normal controls that included 174 highly connected genes in the shared disease-associated network, focusing on genes involved in synaptic signalling. These synaptic genes were largely suppressed in both schizophrenia and Huntington’s disease hGPCs, and gene regulatory network analysis identified a core set of upstream regulators of this network, of which OLIG2 and TCF7L2 were prominent. Among their downstream targets, ADGRL3, a modulator of glutamatergic synapses, was notably suppressed in both schizophrenia and Huntington’s disease hGPCs. Chromatin immunoprecipitation sequencing confirmed that OLIG2 and TCF7L2 each bound to the regulatory region of ADGRL3, whose expression was then rescued by lentiviral overexpression of these transcription factors. These data suggest that the disease-associated suppression of OLIG2 and TCF7L2-dependent transcription of glutamate signalling regulators may impair glial receptivity to neuronal glutamate. The consequent loss of activity-dependent mobilization of hGPCs may yield deficient oligodendrocyte production, and hence the hypomyelination noted in these disorders, as well as the disrupted astrocytic differentiation and attendant synaptic dysfunction associated with each. Together, these data highlight the importance of convergent glial molecular pathology in both the pathogenesis and phenotypic similarities of two otherwise unrelated disorders, Huntington’s disease and schizophrenia.
中文翻译:
神经胶质细胞转录失调的共同模式与亨廷顿病和精神分裂症有关。
亨廷顿病和青少年发病的精神分裂症长期以来一直被认为是不同的疾病。然而,两者都表现为神经胶质细胞分化的细胞内在异常,导致星形胶质细胞功能障碍和髓鞘发育减退。为了评估这些其他不同病症的相似神经胶质病理学是否可能存在共同机制,我们使用比较相关网络方法来分析来自疾病来源的多能干细胞产生的人神经胶质祖细胞 (hGPC) 的 RNA 测序数据。我们确定了保存在亨廷顿病和精神分裂症 hGPCs 之间的基因集,但与正常对照不同,正常对照在共享疾病相关网络中包括 174 个高度连接的基因,重点是参与突触信号传导的基因。这些突触基因在精神分裂症和亨廷顿病 hGPCs 中都受到很大抑制,基因调控网络分析确定了该网络的一组核心上游调节因子,其中 OLIG2 和 TCF7L2 很突出。在其下游靶标中,谷氨酸能突触的调节剂 ADGRL3 在精神分裂症和亨廷顿病 hGPC 中均受到显著抑制。染色质免疫沉淀测序证实 OLIG2 和 TCF7L2 分别与 ADGRL3 的调节区结合,然后通过这些转录因子的慢病毒过表达来挽救其表达。这些数据表明,谷氨酸信号调节因子的 OLIG2 和 TCF7L2 依赖性转录的疾病相关抑制可能会损害神经胶质细胞对神经元谷氨酸的感受性。 随之而来的 hGPC 活性依赖性动员的丧失可能导致少突胶质细胞产生缺陷,因此在这些疾病中注意到髓鞘形成不足,以及与每种疾病相关的星形胶质细胞分化中断和伴随的突触功能障碍。总之,这些数据强调了趋同神经胶质分子病理学在亨廷顿病和精神分裂症这两种原本不相关的疾病的发病机制和表型相似性中的重要性。
更新日期:2024-07-19
中文翻译:
神经胶质细胞转录失调的共同模式与亨廷顿病和精神分裂症有关。
亨廷顿病和青少年发病的精神分裂症长期以来一直被认为是不同的疾病。然而,两者都表现为神经胶质细胞分化的细胞内在异常,导致星形胶质细胞功能障碍和髓鞘发育减退。为了评估这些其他不同病症的相似神经胶质病理学是否可能存在共同机制,我们使用比较相关网络方法来分析来自疾病来源的多能干细胞产生的人神经胶质祖细胞 (hGPC) 的 RNA 测序数据。我们确定了保存在亨廷顿病和精神分裂症 hGPCs 之间的基因集,但与正常对照不同,正常对照在共享疾病相关网络中包括 174 个高度连接的基因,重点是参与突触信号传导的基因。这些突触基因在精神分裂症和亨廷顿病 hGPCs 中都受到很大抑制,基因调控网络分析确定了该网络的一组核心上游调节因子,其中 OLIG2 和 TCF7L2 很突出。在其下游靶标中,谷氨酸能突触的调节剂 ADGRL3 在精神分裂症和亨廷顿病 hGPC 中均受到显著抑制。染色质免疫沉淀测序证实 OLIG2 和 TCF7L2 分别与 ADGRL3 的调节区结合,然后通过这些转录因子的慢病毒过表达来挽救其表达。这些数据表明,谷氨酸信号调节因子的 OLIG2 和 TCF7L2 依赖性转录的疾病相关抑制可能会损害神经胶质细胞对神经元谷氨酸的感受性。 随之而来的 hGPC 活性依赖性动员的丧失可能导致少突胶质细胞产生缺陷,因此在这些疾病中注意到髓鞘形成不足,以及与每种疾病相关的星形胶质细胞分化中断和伴随的突触功能障碍。总之,这些数据强调了趋同神经胶质分子病理学在亨廷顿病和精神分裂症这两种原本不相关的疾病的发病机制和表型相似性中的重要性。