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Alterations in retrotransposition, synaptic connectivity, and myelination implicated by transcriptomic changes following maternal immune activation in non-human primates
Biological Psychiatry ( IF 10.6 ) Pub Date : 2020-11-01 , DOI: 10.1016/j.biopsych.2020.10.016
Nicholas F Page 1 , Michael J Gandal 2 , Myka L Estes 3 , Scott Cameron 3 , Jessie Buth 4 , Sepideh Parhami 4 , Gokul Ramaswami 4 , Karl Murray 5 , David G Amaral 5 , Judy A Van de Water 5 , Cynthia M Schumann 5 , Cameron S Carter 6 , Melissa D Bauman 5 , A Kimberley McAllister 6 , Daniel H Geschwind 7
Affiliation  

BACKGROUND Maternal immune activation (MIA) is a proposed risk factor for multiple neuropsychiatric disorders, including schizophrenia. However, the molecular mechanisms through which MIA imparts risk remain poorly understood. A recently developed nonhuman primate model of exposure to the viral mimic poly:ICLC during pregnancy shows abnormal social and repetitive behaviors and elevated striatal dopamine, a molecular hallmark of human psychosis, providing an unprecedented opportunity for studying underlying molecular correlates. METHODS We performed RNA sequencing across psychiatrically relevant brain regions (prefrontal cortex, anterior cingulate, hippocampus) and primary visual cortex for comparison from 3.5- to 4-year-old male MIA-exposed and control offspring-an age comparable to mid adolescence in humans. RESULTS We identify 266 unique genes differentially expressed in at least one brain region, with the greatest number observed in hippocampus. Co-expression networks identified region-specific alterations in synaptic signaling and oligodendrocytes. Although we observed temporal and regional differences, transcriptomic changes were shared across first- and second-trimester exposures, including for the top differentially expressed genes-PIWIL2 and MGARP. In addition to PIWIL2, several other regulators of retrotransposition and endogenous transposable elements were dysregulated following MIA, potentially connecting MIA to retrotransposition. CONCLUSIONS Together, these results begin to elucidate the brain-level molecular processes through which MIA may impart risk for psychiatric disease.

中文翻译:

非人类灵长类动物母体免疫激活后转录组学变化所涉及的逆转录转座、突触连接和髓鞘形成的改变

背景 母体免疫激活 (MIA) 是多种神经精神疾病(包括精神分裂症)的危险因素。然而,MIA 传递风险的分子机制仍然知之甚少。最近开发的一种非人类灵长类动物模型暴露于怀孕期间的病毒模拟 poly:ICLC 显示异常的社交和重复行为以及纹状体多巴胺升高,这是人类精神病的分子标志,为研究潜在的分子相关性提供了前所未有的机会。方法 我们对精神病学相关脑区(前额叶皮层、前扣带回、海马体)和初级视觉皮层进行 RNA 测序,以比较 3.5 至 4 岁的男性 MIA 暴露和对照后代——该年龄与人类青春期中期相当. 结果 我们确定了 266 个在至少一个大脑区域差异表达的独特基因,其中在海马体中观察到的数量最多。共表达网络确定了突触信号和少突胶质细胞的区域特异性改变。尽管我们观察到时间和区域差异,但转录组学变化在孕早期和孕中期的暴露中是共享的,包括差异表达最多的基因 PIWIL2 和 MGARP。除了 PIWIL2 之外,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子在 MIA 后失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。在海马体中观察到的数量最多。共表达网络确定了突触信号和少突胶质细胞的区域特异性改变。尽管我们观察到时间和区域差异,但转录组学变化在孕早期和孕中期的暴露中是共享的,包括差异表达最多的基因 PIWIL2 和 MGARP。除了 PIWIL2 之外,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子在 MIA 后失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。在海马体中观察到的数量最多。共表达网络确定了突触信号和少突胶质细胞的区域特异性改变。尽管我们观察到时间和区域差异,但转录组学变化在孕早期和孕中期的暴露中是共享的,包括差异表达最多的基因 PIWIL2 和 MGARP。除了 PIWIL2 之外,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子在 MIA 后失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。尽管我们观察到时间和区域差异,但转录组学变化在孕早期和孕中期的暴露中是共享的,包括差异表达最多的基因 PIWIL2 和 MGARP。除了 PIWIL2 之外,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子在 MIA 后失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。尽管我们观察到时间和区域差异,但转录组学变化在孕早期和孕中期的暴露中是共享的,包括差异表达最多的基因 PIWIL2 和 MGARP。除了 PIWIL2 之外,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子在 MIA 后失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。MIA 后,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。MIA 后,逆转录转座和内源性转座元件的其他几个调节因子失调,可能将 MIA 与逆转录转座联系起来。结论 总之,这些结果开始阐明大脑水平的分子过程,MIA 可能通过这些过程传递精神疾病的风险。
更新日期:2020-11-01
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