Abstract Cocaine addiction is characterized by dysfunction in reward-related brain circuits, leading to maladaptive motivation to seek and take the drug. There are currently no clinically available pharmacotherapies to treat cocaine addiction. Through a broad screen of innate immune mediators, we identify granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) as a potent mediator of cocaine-induced adaptations. Here we report that G-CSF potentiates cocaine-induced increases in neural activity in the nucleus accumbens (NAc) and prefrontal cortex. In addition, G-CSF injections potentiate cocaine place preference and enhance motivation to self-administer cocaine, while not affecting responses to natural rewards. Infusion of G-CSF neutralizing antibody into NAc blocks the ability of G-CSF to modulate cocaine’s behavioral effects, providing a direct link between central G-CSF action in NAc and cocaine reward. These results demonstrate that manipulating G-CSF is sufficient to alter the motivation for cocaine, but not natural rewards, providing a pharmacotherapeutic avenue to manipulate addictive behaviors without abuse potential.

The hippocampus 1-7, as well as dopamine circuits 8-11, coordinate decision-making in anxiety-eliciting situations. Yet, little is known about how dopamine modulates hippocampal representations of emotionally-salient stimuli to inform appropriate resolution of approach versus avoidance conflicts. We here study dopaminoceptive neurons in mouse ventral hippocampus (vHipp), molecularly distinguished by their expression of dopamine D1 or D2 receptors. We show that these neurons are transcriptionally distinct and topographically organized across vHipp subfields and cell types. In the ventral subiculum where they are enriched, both D1 and D2 neurons are recruited during anxiogenic exploration, yet with distinct profiles related to investigation and behavioral selection. In turn, they mediate opposite approach/avoidance responses, and are differentially modulated by dopaminergic transmission in that region. Together, these results suggest that vHipp dopamine dynamics gate exploratory behaviors under contextual uncertainty, implicating dopaminoception in the complex computation engaged in vHipp to govern emotional states.

Abstract Women suffer from depression at twice the rate of men, but the underlying molecular mechanisms are poorly understood. Here, we identify dramatic baseline sex differences in expression of long noncoding RNAs (lncRNAs) in human postmortem brain tissue that are profoundly lost in depression. One such lncRNA, RP11-298D21.1 (which we termed FEDORA), is enriched in oligodendrocytes and neurons and upregulated in several cortical regions of depressed females but not males. We found that virally-expressing FEDORA selectively either in neurons or in oligodendrocytes of prefrontal cortex promoted depression-like behavioral abnormalities in female mice only, changes associated with cell-type-specific regulation of synaptic properties, myelin thickness, and gene expression. We also found that blood FEDORA levels have diagnostic significance for depressed women. These findings demonstrate the important role played by lncRNAs, and FEDORA in particular, in shaping the sex-specific landscape of the brain and contributing to sex differences in depression.

Abstract Major depressive disorder (MDD) is linked to impaired structural and synaptic plasticity in limbic brain regions. Astrocytes, which regulate synapses and are influenced by chronic stress, likely contribute to these changes. We analyzed astrocyte gene profiles in the nucleus accumbens (NAc) of humans with MDD and mice exposed to chronic stress. Htra1 , which encodes an astrocyte-secreted protease targeting the extracellular matrix (ECM), was significantly downregulated in the NAc of males but upregulated in females in both species. Manipulating Htra1 in mouse NAc astrocytes bidirectionally controlled stress susceptibility in a sex-specific manner. Such Htra1 manipulations also altered neuronal signaling and ECM structural integrity in NAc. These findings highlight astroglia and the brain’s ECM as key mediators of sex-specific stress vulnerability, offering new approaches for MDD therapies.

Stress resilience involves numerous brain-wide transcriptional changes. Determining the organization and orchestration of these transcriptional events may reveal novel antidepressant targets, but this remains unexplored. Here, we characterize the resilient transcriptome with co-expression analysis and identify a single transcriptionally-active uniquely-resilient gene network. Zfp189, a previously unstudied zinc finger protein, is the top network key driver and its overexpression in prefrontal cortical (PFC) neurons preferentially activates this network, alters neuronal activity and promotes behavioral resilience. CREB, which binds Zfp189, is the top upstream regulator of this network. To probe CREB-Zfp189 interactions as a network regulatory mechanism, we employ CRISPR-mediated locus-specific transcriptional reprogramming to direct CREB selectively to the Zfp189 promoter. This single molecular interaction in PFC neurons recapitulates the pro-resilient Zfp189-dependent downstream effects on gene network activity, electrophysiology and behavior. These findings reveal an essential role for Zfp189 and a CREB-Zfp189 regulatory axis in mediating a central transcriptional network of resilience.