Integração de perfis de epigenômica e transcriptômica em células únicas para descoberta de novos alvos terapêuticos em Epilepsia

Resumo

As Displasias Corticais Focais (DCFs) são um tipo de malformação do córtex cerebral que surge principalmente em idade infantil, e que cujo tratamento requer intervenção cirúrgica para controlar crises epilépticas severas. Apesar dos significativos avanços na caraterização patológica molecular e de neuroimagem das DCFs, ainda existe uma grande lacuna em relação ao papel das diferentes células anormais presentes nas lesões características da DCF. Além disso, a escassez de dados moleculares acerca do cérebro humano infantil dificulta as pesquisas sobre as causas das Epilepsias infantis, pois tornam difícil determinar com confiança os processos moleculares e celulares perturbados por essas doenças.As recentes tecnologias de sequenciamento de célula única (single-cell) são capazes de obter informações genéticas a nível de células individuais, o que permite capturar a variabilidade e diversidade celular da amostra. Notadamente, o cérebro humano é composto por diversos tipos de células, tais como astrócitos, oligodendrócitos, além de diversos tipos de neurônios excitatórios e inibitórios que compõe as diferentes camadas corticais. Assim, o sequenciamento single-cell poderá oferecer uma visão precisa da composição celular de órgãos complexos tais como o cérebro humano, auxiliando na determinação dos tipos de células envolvidos em doenças neurológicas.Neste contexto, este projeto irá utilizar recentes tecnologias de sequenciamento de células únicas (single-cell) para criar um atlas celular no intuito de catalogar a diversidade celular do cérebro humano infantil associado ao desenvolvimento da Epilepsia. Serão analisados doadores com idade entre 3 e 15 anos diagnosticados com DCF Tipo IIb, dos quais foram coletados tanto o tecido displásico (lesão) quanto o tecido normal (bordas da lesão) da região do córtex cerebral. As amostras serão analisadas utilizando a plataforma de sequenciamento da 10X Genomics, com uma abordagem multiômica que permite o sequenciamento simultâneo do epigenoma (scATAC-seq) e transcriptoma (snRNA-seq) provenientes de células únicas. Os dados serão analisados com ferramentas de bioinformática de modo a descobrir os tipos celulares e as redes de regulação neuronais associadas ao desenvolvimento do cérebro infantil. Iremos também caracterizar os diferentes tipos celulares presentes nas lesões de DCF Tipo IIb, e assim determinar populações de células envolvidas na doença. A integração da cromatina aberta e da expressão gênica permitirá a identificação de regiões regulatórias distais (enhancers) envolvidas no controle epigenético de genes associados à doença e nos diversos tipos de células cerebrais. Além disso, iremos comparar as alterações epigenéticas e transcriptômicas entre o cérebro adulto e infantil em condições normais, visto que o cérebro adulto foi recentemente mapeado com sequenciamento de células únicas.De forma geral, espera-se que este atlas celular revele a diversidade de neurônios excitatórios e inibitórios, bem como as populações celulares não-neuronais que formam o cérebro em idade infantil, e que estão associadas ao desenvolvimento da Epilepsia infantil DCF Tipo IIb. Os dados gerados neste projeto servirão como uma nova referência celular e molecular para estudo de doenças neurológicas infantis, e serão disponibilizados para a comunidade científica através do Human Cell Atlas. (AU)