ABSTRACT Schizophrenia (SZ) is a common and debilitating psychiatric disorder with limited effective treatment options. Although highly heritable, risk for this polygenic disorder depends on the complex interplay of hundreds of common and rare variants. Translating the growing list of genetic loci significantly associated with disease into medically actionable information remains an important challenge. Thus, establishing platforms with which to validate the impact of risk variants in cell-type-specific and donor-dependent contexts is critical. Towards this, we selected and characterize a collection of twelve human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines derived from control donors with extremely low and high SZ polygenic risk scores (PRS). These hiPSC lines are publicly available at the California Institute for Regenerative Medicine (CIRM). The suitability of these extreme PRS hiPSCs for CRISPR-based isogenic comparisons of neurons and glia was evaluated across three independent laboratories, identifying 9 out of 12 meeting our criteria. We report a standardized resource of publicly available hiPSCs, with which we collectively commit to conducting future CRISPR-engineering, in order to facilitate comparison and integration of functional validation studies across the field of psychiatric genetics.

ABSTRACT Trans-differentiation of human induced pluripotent stem cells into neurons via Ngn2-induction (hiPSC-N) has become an efficient system to quickly generate neurons for disease modeling and in vitro assay development, a significant advance from previously used neoplastic and other cell lines. Recent single-cell interrogation of Ngn2-induced neurons however, has revealed some similarities to unexpected neuronal lineages. Similarly, a straightforward method to generate hiPSC derived astrocytes (hiPSC-A) for the study of neuropsychiatric disorders has also been described. Here we examine the homogeneity and similarity of hiPSC-N and hiPSC-A to their in vivo counterparts, the impact of different lengths of time post Ngn2 induction on hiPSC-N (15 or 21 days) and of hiPSC-N / hiPSC-A co-culture. Leveraging the wealth of existing public single-cell RNA-seq (scRNA-seq) data in Ngn2-induced neurons and in vivo data from the developing brain, we provide perspectives on the lineage origins and maturation of hiPSC-N and hiPSC-A. While induction protocols in different labs produce consistent cell type profiles, both hiPSC-N and hiPSC-A show significant heterogeneity and similarity to multiple in vivo cell fates, and both more precisely approximate their in vivo counterparts when co-cultured. Gene expression data from the hiPSC-N show enrichment of genes linked to schizophrenia (SZ) and autism spectrum disorders (ASD) as has been previously shown for neural stem cells and neurons. These overrepresentations of disease genes are strongest in our system at early times (day 15) in Ngn2-induction/maturation of neurons, when we also observe the greatest similarity to early in vivo excitatory neurons. We have assembled this new scRNA-seq data along with the public data explored here as an integrated biologist-friendly web-resource for researchers seeking to understand this system more deeply: nemoanalytics.org/p?l=DasEtAlNGN2&g=PRPH.

Abstract Pitt-Hopkins syndrome (PTHS) is an autism spectrum disorder (ASD) caused by autosomal dominant mutations in the Transcription Factor 4 gene ( TCF4 ). One pathobiological process caused by Tcf4 mutation is a cell autonomous reduction in oligodendrocytes (OLs) and myelination. In this study, we show that clemastine is effective at restoring myelination defects in a PTHS mouse model. In vitro, clemastine treatment reduced excess oligodendrocyte precursor cells (OPCs) and normalized OL density. In vivo, two-week intraperitoneal administration of clemastine also normalized OPC and OL density in the cortex of Tcf4 mutant mice and appeared to increase the number of axons undergoing myelination, as EM imaging of the corpus callosum showed a significant increase in uncompacted myelin. Importantly, this treatment paradigm resulted in functional rescue by improving electrophysiology and behavior. Together, these results provide preclinical evidence that remyelination therapies may be beneficial in PTHS and potentially other neurodevelopmental disorders characterized by demyelination.

We have previously shown that blood astrocytic-origin extracellular vesicles (AEVs) from Alzheimer′s disease (AD) patients contain high complement levels. To test the hypothesis that circulating EVs from AD patients can induce complement-mediated neurodegeneration, we assessed the neurotoxicity of immunocaptured AEVs (with anti-GLAST antibody), neuronal-origin NEVs (with anti-L1CAM antibody), and multicellular-origin (with anti-CD81 antibody) EVs from the plasma of AD, frontotemporal lobar degeneration (FTLD) and control participants. AEVs (and, less effectively, NEVs) of AD participants induced Membrane Attack Complex (MAC) expression on recipient neurons, membrane disruption, reduced neurite density, and decreased cell viability in rat cortical neurons and human IPSC-derived neurons. Neurodegenerative effects were not produced by multicellular-origin EVs from AD participants or AEVs/NEVs from FTLD or control participants, and were suppressed by the MAC inhibitor CD59 and other complement inhibitors. Our results support the stated hypothesis and suggest that neuronal MAC deposition is necessary for AEV/NEV-mediated neurodegeneration in AD.### Competing Interest StatementEdward J Goetzl has filed an application with the U.S. Patent Office for the Extracellular Vesicle isolation methodology described in this report. All other authors declare no conflicts of interest.

Abstract Pitt Hopkins Syndrome (PTHS) is a rare syndromic form of autism spectrum disorder (ASD) caused by autosomal dominant mutations in the Transcription Factor 4 ( TCF4 ) gene. TCF4 is a basic helix-loop-helix transcription factor that is critical for neurodevelopment and brain function through its binding to cis-regulatory elements of target genes. One potential therapeutic strategy for PTHS is to identify dysregulated target genes and normalize their dysfunction. Here, we propose that SCN10A is an important target gene of TCF4 that is an applicable therapeutic approach for PTHS. Scn10a encodes the voltage-gated sodium channel Na v 1.8 and is consistently shown to be upregulated in PTHS mouse models. In this perspective, we review prior literature and present novel data that suggests inhibiting Na v 1.8 in PTHS mouse models is effective at normalizing neuron function, brain circuit activity and behavioral abnormalities and posit this therapeutic approach as a treatment for PTHS.

Abstract Antipsychotics are known to modulate dopamine and other neurotransmitters which is often thought to be the mechanism underlying their therapeutic effects. Nevertheless, other less studied consequences of antipsychotics on neuronal function may contribute to their efficacy. Revealing the complete picture behind their action is of paramount importance for precision medicine and accurate drug selection. Progress in cell engineering allows the generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) and their differentiation to a variety of neuronal types, providing new tools to study antipsychotics. Here we use excitatory cortical neurons derived from iPSCs to explore their response to therapeutic levels of Clozapine as measured by their transcriptomic output, a proxy for neuronal homeostasis. To our surprise, but in agreement with the results of many investigators studying glial-like cells, Clozapine had a very strong effect on cholesterol metabolism. More than a quarter (12) of all annotated cholesterol genes (46) in the genome were significantly changed at FDR<0.1, all upregulated. This is a 35-fold enrichment with an adjusted p = 8 ×10 −11 . Notably no other functional category showed evidence of enrichment. Cholesterol is a major component of the neuronal membrane and myelin but it does not cross the blood brain barrier, it is produced locally mostly by glia but also by neurons. By singling out increased expression of cholesterol metabolism genes as the main response of cortical excitatory neurons to antipsychotics, our work supports the hypothesis that cholesterol metabolism may be a contributing mechanism to the beneficial effects of Clozapine and possibly other antipsychotics.