Профили соматических мутаций у ветеранов военных ядерных испытаний: сравнительное исследование полногеномного секвенирования.

Болезнь Альцгеймера (БА) определяется и стадийно классифицируется на основе стереотипного, прогрессирующего накопления амилоид-бета (A{beta}) бляшек и гиперфосфорилированных тау (pTau) нейрофибриллярных клубков в различных областях мозга. Эти области существенно различаются по своей архитектуре и функциям, но в значительной степени сохраняют клеточный состав, с некоторой региональной спецификацией. Поскольку патология накапливается, определенные нейроны теряются, а не нейронные клетки переходят в состояния, ассоциированные с болезнью, но остается неясным, являются ли типы клеток, пораженные в одной области, такими же в других областях. Здесь мы расширили Атлас клеток мозга при болезни Альцгеймера в Сиэтле (SEA-AD) на десять неокортекальных и аллокортекальных областей, охватывающих кортикальную дугу канонического стадирования БА, профилируя приблизительно семь миллионов ядер от 84 доноров с помощью секвенирования РНК с одиночными ядрами, ATAC-seq и Multiome наряду с количественной нейропатологией и секвенированием всего генома. Ядра были сопоставлены с расширенной референсной таксономией Инициативы BRAIN, содержащей 207 типов клеток, иерархическая псевдо-прогрессия обеспечила непрерывные, донорные уровни оценки патологии БА в каждой области и по всему мозгу, совместно моделируя A{beta} и pTau. Изменения в клетках были как высокоспецифичными, так и поразительно последовательными: лишь около 30% типов клеток изменились в относительной частоте, но те, кто изменился, изменились в согласованном направлении в различных областях. Конкретные подмножества ингибирующих интернейронов Sst, Lamp5, Vip, Sncg и Pvalb, а также миелинизирующих олигодендроцитов были потеряны скорее всего на самых ранних стадиях у донора с минимальной патологией, наряду с первоначальным появлением ассоциированных с БА микроглией; потеря типов возбуждающих нейронов L2/3 и некоторых глубоких слоев, резкий рост микроглии и появление реактивных астроцитов последовали у доноров на более поздних стадиях. Регионально специализированные популяции также оказались уязвимыми, включая ожидаемые аллокортекальные типы, а также, неожиданно, специализированные возбуждающие нейроны слоя 4 (L4 IT) первичной зрительной коры (V1C) и смешанные ингибирующие интернейроны Sst и Pvalb. Ключевые изменения воспроизводились в трех независимых когортах, охватывающих более 700 дополнительных доноров. Мы исследовали два взаимодополняющих уязвимых населения в механистических подробностях: регионально специализированные нейроны V1C L4 IT, которые были потеряны поздно, несмотря на то, что их широко считали устойчивыми, и пан-кортикальные интернейроны Sst, которые потерялись в первые стадии болезни. Применяя многогранный ИИ-рабочий процесс, который конструировал гипотезы, основанные на литературе из дифференциального экспрессии для нейронов L4 IT, были выделены гипервозбудимость, частично опосредованная высоким уровнем экспрессии NMDA-рецепторов, как сходный фенотип уязвимости. Уязвимые интернейроны Sst сходились на гипервозбудимости через частично различные пути и обогащались экспрессией генов, приоритизированных в GWAS для БА, связывая их уязвимость с генетической архитектурой БА. Эти данные, доступные на SEA-AD.org, предоставляют многофункциональный региональный каркас для сообщества, чтобы исследовать молекулярные и клеточные изменения прогрессирования БА.

Обнаружение мутаций митохондриальной ДНК (мтДНК) на уровне отдельных клеток имеет значительный потенциал для определения клональных связей в масштабе, в сочетании с информацией о состоянии клеток у человека. Предыдущие методы фокусировались на мутациях с высокой гетероплазмией, которые, хотя и содержат ценные данные, редки и могут подвергаться функциональному отбору, что ограничивает информацию о родстве и потенциально вводит искажения в отслеживании. Хотя более сложно обнаружить, промежуточные и низкие мутации с гетероплазмией мтДНК имеют ценность из-за своего высокого разнообразия, обилию и меньшей предрасположенности к отбору. Для улучшения обнаружения мутаций мтДНК и содействия точному отслеживанию родословной мы разработали подход, называемый «Регуляторный мультиомикс с глубоким профилированием митохондриальных мутаций» (ReDeeM), представляющий собой интегрированную экспериментальную и вычислительную структуру. Здесь мы конкретно рассматриваем две аналитические проблемы, которые являются центральными для анализа родословной на основе мтДНК: достоверность рабочих процессов вызова вариантов и надежность филогенетического вывода. Мы демонстрируем, что, воспользовавшись ошибками поправки на основе консенсуса, вызовы мутаций мтДНК ReDeeM достигают высокой достоверности, соотносясь с настоящими мутационными сигнатурами даже для мутаций, поддерживаемых одной молекулой на клетку. Мы также разработали улучшенный подход к фильтрации после консенсуса, названный «filter2», который систематически идентифицирует и фильтрует остаточные артефакты, обогащенные краями, хотя они затрагивают лишь меньшинство вызовов мутаций. Чтобы систематически проверить ReDeeM, мы недавно провели эксперимент с лентивирусным баркодированием в человеческих гемопоэтических стволовых клетках, уникально пометив каждую клетку перед ее расширением и дифференциацией, чтобы предоставить основную правду для оценки точности отслеживания родословной. Такая валидация демонстрирует, что оригинальный аналитический подход ReDeeM (filter1) надежно восстанавливает истинную клональную структуру с высокой разрешающей способностью и отзывчивостью. Включение промежуточных и низких вариантов гетероплазмии (<10% на клетку) значительно улучшает выводы о родословной, в то время как исключение мутаций, поддерживаемых одной молекулой на клетку, удаляет истинный клональный сигнал и ухудшает восстановление истинных клонов. Оба фильтра filter1 и filter2 точно восстанавливают истинные клоны и превосходят ранее использовавшиеся подходы на основе мтДНК в отношении точности и отзывчивости, при этом filter2 обеспечивает дополнительные улучшения в производительности. Наконец, хотя ReDeeM продвигает отслеживание родословной на основе мтДНК, восстанавливая истинные клоны с высокой разрешающей способностью, количественная оценка филогенетической неопределенности от митохондриального наследования остается нерешенной. Для решения этой проблемы мы недавно разработали и проверили MitoDrift как платформу следующего поколения, учитывающую дрейф для отслеживания родословной мтДНК, которая дополнительно укрепляет филогенетический вывод и предоставляет интерпретируемые оценки неопределенности.

С использованием модели Гомпертца-Маккема мы описываем связи между возрастом и вероятностью смертности у мужчин с дефицитом тестостерона (ДТ) в зрелом возрасте, стратифицированные по лечению тестостероном ундецаноатом (ТУ) и состоянию с диабетом 2 типа (ДТ2). Мы проанализировали регистр 737 мужчин (353 и 384 мужчины на/без ТУ соответственно) с ДТ в зрелом возрасте с почти 9-летним наблюдением. Мы сравнили ассоциации между возрастом и смертностью, используя непараметрические и логистические регрессионные модели (оценивающие индивидуальную вероятность смертности) у мужчин, стратифицированных по лечению ТУ и ДТ2. Смертность была ниже (<0.001) у мужчин на ТУ по сравнению с мужчинами, не выбравшими ТУ. У мужчин на ТУ возраст был связан со смертностью (отношение шансов (OR): 1.26, 95% доверительный интервал (CI): 1.13-1.40) в нелинейном паттерне, ожидаемом в модели Гомпертца-Маккема. Однако возраст не был связан со смертностью у мужчин, не прошедших лечение ТУ (OR: 1.03, 95% CI: 0.98-1.08). Статус по ДТ2 не оказывал влияния на эти ассоциации. Связь между возрастом и смертностью варьировала между мужчинами на ТУ и теми, кто отказался от лечения. У мужчин, не получавших лечение, проявления метаболического синдрома ухудшались, что, возможно, минимизировало взаимосвязь между возрастом и смертностью. У мужчин на ТУ эти метаболические факторы риска улучшались, возможно, восстанавливая связь между возрастом и смертностью.

Картирование на основе заданий стало многообещающей техникой в функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для надежной характеристики и картирования уникальных паттернов активности отдельных людей. Эти эксперименты включают в себя получение обширных данных визуализации у одного участника, что в конечном итоге улучшает чувствительность и специфичность индивидуальной функциональной локализации. Несмотря на свои преимущества, исследования в основном сосредотачивались на понимании специфической активации коры, что препятствует целостному взгляду на функциональный ответ на уровне систем, и до настоящего времени лучшие подходы к статистическому анализу контролируемых заданий на основе плотно собираемых данных всего мозга еще не были полностью установлены. Поэтому в этом исследовании мы собрали данные многоканальной плотно собранной фМРТ аудиологической системы, которая имеет основные подкорковые компоненты, и оценили чувствительность активации, а также стабильность активации в подмножествах данных, используя стандартные подходы к тестированию выводов на уровне всего мозга и специфичных регионов. Подходы на уровне всего мозга включали стандартные схемы вывода на уровне вокселей и кластеров с различными статистическими порогами, а также непараметрический метод перестановочного вывода. Регионально-специфические подходы включали исследовательские методы топ % t-статистик и непараметрические методы перестановочного вывода. Мы обнаружили, что подход на уровне вокселей с коррекцией по уровню ложных открытий (FDR) (p<0.05) продемонстрировал наивысшую чувствительность среди регионов и субъектов, а также наиболее последовательное обнаружение ожидаемых слуховых регионов, даже при более низкой продолжительности сканирования. Кроме того, мы обнаружили, что подход с использованием т-статистики на уровне регионов может быть полезным исследовательским инструментом функциональной локализации и дополнительным методом к стандартным подходам к тестированию выводов.

Участники мероприятий Всемирного торгового центра (WTC) продолжают испытывать длительные психические расстройства, включая посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), депрессию, тревожность и нарушения сна. Увеличивается количество участников в Флориде, где препятствия, такие как стигма, ограниченный доступ к специализированной помощи и возрастные ограничения, способствуют сохраняющимся невыполненным потребностям в психическом здоровье. PTSD Coach, мобильное приложение, изначально разработанное для ветеранов, подвергшихся травме, показало многообещающие результаты, но не было оценено у участников WTC или адаптировано для испаноязычных ответчиков. Цель данного исследования состоит в том, чтобы оценить осуществимость, приемлемость и эффективность программы Clinician-Supported (CS) PTSD Coach для снижения симптомов ПТСР среди англоговорящих и испаноязычных участников WTC, проживающих во Флориде. Второстепенные цели включают оценку влияния на депрессию, тревожность и нарушения сна; сравнение CS PTSD Coach с Self-Managed (SM) PTSD Coach и контрольной группой в ожидании; а также адаптацию и предоставление испаноязычной версии интервенции. Это исследование представляет собой 3-arm рандомизированное контролируемое испытание, сравнивающее CS PTSD Coach, SM PTSD Coach и контрольную группу в ожидании для снижения ПТСР, депрессии, тревожности и нарушений сна среди англоговорящих и испаноязычных участников WTC во Флориде. В исследовании участвуют 120 участников, которые рандомизированы и оценены на начальном этапе, через 8 недель и в ходе 12-недельного контроля. CS PTSD Coach включает в себя 4 сеанса с поддержкой клинициста, интегрированные с активностями приложения, в то время как SM PTSD Coach включает одно ознакомительное занятие. Оценки результатов включают симптомы ПТСР (PTSD Checklist for DSM-5), депрессию (Patient Health Questionnaire-9), тревожность (Generalized Anxiety Disorder-7) и нарушения сна (Insomnia Severity Index). Осуществимость и приемлемость оцениваются с использованием данных о использовании приложения, оценками удовлетворенности и показателями удобства использования. Первичные анализы сосредоточены на различиях между группами после интервенции (через 8 недель), в то время как вторичные продольные анализы учитывают все точки оценки. Уведомление о гранте было получено в сентябре 2024 года, и одобрение институционального наблюдательного совета, включая поправки, было выдано в январе 2025 года. Набор участников начался в феврале 2025 года, сбор данных начат в марте 2025 года. На апрель 2026 года 63 участника были зарегистрированы, и сбор данных о результатах продолжается. Анализ данных начнется после завершения оценок контроля, а публикация результатов ожидается в 2027 году. Это испытание предоставит первую рандомизированную контролируемую оценку вмешательства с поддержкой клинициста для участников WTC, включая испаноязычных участников. Результаты помогут понять осуществимость, приемлемость и потенциальную масштабируемость поддерживаемых цифровых интервенций в области психического здоровья для стареющего, географически разбросанного населения, подвергшегося стихийным бедствиям.

Уточнение взаимосвязи между структурой и функцией важно для понимания работы мозга. В Drosophila melanogaster доступны данные о соединениях, полученные с помощью электронной микроскопии на основе FlyEM и FlyWire, а также данные о кальциевом изображении всего мозга. Мы применили методы предварительной обработки из функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) к данным о кальциевом изображении всего мозга и всесторонне исследовали оптимальные параметры. Затем мы обнаружили, что корреляция между функциональной и структурной связностью (FC-SC) линейно снижается с увеличением количества регионов интереса, и эта тенденция была одинаковой как у мушек, так и у людей. Мы также разработали новый, более надежный метод для количественной оценки степени пред- и постсинаптической сегрегации и исследовали это в мозге мух. Это показало, что многие нейроны имеют несегрегированные синапсы. Мы извлекли высоко несегрегированные синапсы и сравнили их с случайно извлеченными нулевыми матрицами SC. Их корреляция FC-SC была значительно выше, что указывает на то, что эти синапсы хорошо способствуют FC. Напротив, высоко сегрегированные синапсы показали значительно более низкую корреляцию FC-SC и меньше способствуют FC. Нейроны с несегрегированными синапсами, подобные неимпульсным нейронам, распределены по всему мозгу и считаются важными для FC.