Abstract Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a debilitating neuropsychiatric disease with a projected lifetime risk of 8.7%. PTSD is highly comorbid with depressive disorders including major depressive disorder (MDD) and bipolar disorder (BD). It is hypothesized that the overlap in symptoms stems from partially shared underlying neurobiological mechanisms. To better understand shared and unique transcriptional patterns of PTSD and MDD we performed RNA-sequencing in the postmortem brain of two prefrontal cortex (PFC) regions and two amygdala (AMY) regions, from neurotypical donors (N=109) as well as donors with diagnoses of PTSD (N=107) or MDD (N=109) across 1285 RNA-seq samples. We identified a small number of differentially expressed genes (DEGs) specific to PTSD, mostly in the cortex compared to amygdala. PTSD-specific DEGs were preferentially enriched in cortistatin-expressing cells, a subpopulation of somatostatin interneurons. These PTSD DEGs also showed strong enrichment for gene sets associated with immune-related pathways and microglia, largely driven by decreased expression of these genes in PTSD donors. While we identified a greater number of DEGs for MDD, there were only a few that were specific to MDD as they showed high overlap with PTSD DEGs. Finally, we used weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) as an orthogonal approach to confirm the observed cellular and molecular associations. These findings highlight the sub-population of cortistatin-expressing interneurons as having potential functional significance in PTSD and provide supporting evidence for dysregulated neuroinflammation and immune signaling in MDD and PTSD pathophysiology.

To explain why individuals exposed to identical stressors experience divergent clinical outcomes, we determine how molecular encoding of stress modifies genetic risk for brain disorders. Analysis of post-mortem brain (n=304) revealed 8557 stress-interactive expression quantitative trait loci (eQTLs) that dysregulate expression of 915 eGenes in response to stress, and lie in stress-related transcription factor binding sites. Response to stress is robust across experimental paradigms: up to 50% of stress-interactive eGenes validate in glucocorticoid treated hiPSC-derived neurons (n=39 donors). Stress-interactive eGenes show brain region- and cell type-specificity, and, in post-mortem brain, implicate glial and endothelial mechanisms. Stress dysregulates long-term expression of disorder risk genes in a genotype-dependent manner; stress-interactive transcriptomic imputation uncovered 139 novel genes conferring brain disorder risk only in the context of traumatic stress. Molecular stress-encoding explains individualized responses to traumatic stress; incorporating trauma into genomic studies of brain disorders is likely to improve diagnosis, prognosis, and drug discovery.

Posttraumatic stress disorder (PTSD) affects approximately 8% of the general population, with higher rates in extreme stress groups, including combat veterans or victims of sexual assault. Despite extensive study of the neurobiological correlates of PTSD, little is known about its molecular substrates. Here differential gene expression and network analyses of 4 prefrontal cortex (PFC) postmortem subregions of male and female PTSD subjects demonstrates extensive remodeling of the transcriptomic landscape. The data revealed a highly connected down-regulated set of interneuron transcripts in the most significant gene network associated with PTSD and integration of this data with genotype data from the largest PTSD GWAS identified the interneuron synaptic gene ELFN1 as conferring significant genetic liability for PTSD. We also identified marked sexual dimorphism in the transcriptomic signatures that could contribute to the higher rates of PTSD in women. Comparison with a matched major depressive disorder (MDD) cohort revealed significant divergence between the molecular profiles of subjects with PTSD and depression despite their high comorbidity. Our analysis provides convergent systems-level evidence of genomic networks within the PFC that contribute to the pathophysiology of PTSD in humans.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a common and debilitating disorder. The risk of PTSD following trauma is heritable, but robust common variants have yet to be identified by genome-wide association studies (GWAS). We have collected a multi-ethnic cohort including over 30,000 PTSD cases and 170,000 controls. We first demonstrate significant genetic correlations across 60 PTSD cohorts to evaluate the comparability of these phenotypically heterogeneous studies. In this largest GWAS meta-analysis of PTSD to date we identify a total of 6 genome-wide significant loci, 4 in European and 2 in African-ancestry analyses. Follow-up analyses incorporated local ancestry and sex-specific effects, and functional studies. Along with other novel genes, a non-coding RNA (ncRNA) and a Parkinson's Disease gene, PARK2, were associated with PTSD. Consistent with previous reports, SNP-based heritability estimates for PTSD range between 10-20%. Despite a significant shared liability between PTSD and major depressive disorder, we show evidence that some of our loci may be specific to PTSD. These results demonstrate the role of genetic variation contributing to the biology of differential risk for PTSD and the necessity of expanding GWAS beyond European ancestry.

Importance For hospitalized critically ill adults with suspected sepsis, procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP) monitoring protocols can guide the duration of antibiotic therapy, but the evidence of the effect and safety of these protocols remains uncertain. Objective To determine whether decisions based on assessment of CRP or PCT safely results in a reduction in the duration of antibiotic therapy. Design, Setting, and Participants A multicenter, intervention-concealed randomized clinical trial, involving 2760 adults (≥18 years), in 41 UK National Health Service (NHS) intensive care units, requiring critical care within 24 hours of initiating intravenous antibiotics for suspected sepsis and likely to continue antibiotics for at least 72 hours. Intervention From January 1, 2018, to June 5, 2024, 918 patients were assigned to the daily PCT-guided protocol, 924 to the daily CRP-guided protocol, and 918 assigned to standard care. Main Outcomes and Measures The primary outcomes were total duration of antibiotics (effectiveness) and all-cause mortality (safety) to 28 days. Secondary outcomes included critical care unit data and hospital stay data. Ninety-day all-cause mortality was also collected. Results Among the randomized patients (mean age 60.2 [SD, 15.4] years; 60.3% males), there was a significant reduction in antibiotic duration from randomization to 28 days for those in the daily PCT-guided protocol compared with standard care (mean duration, 10.7 [SD, 7.6] days for standard care and 9.8 [SD, 7.2] days for PCT; mean difference, 0.88 days; 95% CI, 0.19 to 1.58, P = .01). For all-cause mortality up to 28 days, the daily PCT-guided protocol was noninferior to standard care, where the noninferiority margin was set at 5.4% (19.4% [170 of 878] of patients receiving standard care; 20.9% [184 of 879], PCT; absolute difference, 1.57; 95% CI, −2.18 to 5.32; P = .02). No difference was found in antibiotic duration for standard care vs daily CRP-guided protocol (mean duration, 10.6 [7.7] days for CRP; mean difference, 0.09; 95% CI, −0.60 to 0.79; P = .79). For all-cause mortality, the daily CRP-guided protocol was inconclusive compared with standard care (21.1% [184 of 874] for CRP; absolute difference, 1.69; 95% CI, −2.07 to 5.45; P = .03). Conclusions and Relevance Care guided by measurement of PCT reduces antibiotic duration safely compared with standard care, but CRP does not. All-cause mortality for CRP was inconclusive. Trial Registration isrctn.org Identifier: ISRCTN47473244