Estudo de genes chaves da via irs/pi3k/akt nos processos de neurogênese e sobrevivência celular sob a indução de danos neurotóxicos em modelos neurais humanos

• Processo: 23/10039-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Mutagênese
• Pesquisador responsável: Elza Tiemi Sakamoto Hojo
• Beneficiário: Elza Tiemi Sakamoto Hojo
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/20186-6 - O papel da via hippo na fisiopatologia do diabetes tipo 2 e doença de Alzheimer e efeitos do knockout do gene MST associado ao tratamento com glicose em modelo neuronal., BP.DR
• Assunto(s): Doença de Alzheimer Estresse oxidativo Neurogênese Fosfatidilinositol 3-quinases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Akt | Danos neurotóxicos | Doença de Alzheimer | Estresse oxidativo | Modelos neurais humanos | neurogênese | Pi3K | via IRS | Mutagênese em doenças neurodegenerativas

Resumo

A doença de Alzheimer (DA) é uma enfermidade crônica e complexa, caracterizada pela degeneração progressiva e irreversível dos neurônios e pela desregulação em múltiplas vias celulares. Não há ainda tratamentos eficazes para os pacientes com essa doença, havendo grandes lacunas quanto aos mecanismos moleculares implicados em seu desenvolvimento, os quais requerem elucidação. Devido ao papel central da via IRS/PI3K/AKT em diversas funções fisiológicas do cérebro, esta tem despertado um interesse crescente com relação ao estudo de sua influência nas doenças neurodegenerativas, particularmente por seu envolvimento na sobrevivência celular, controle do sistema antioxidante, diferenciação neuronal e na regulação negativa das vias de morte celular. A compreensão de como o status funcional da via IRS/PI3K/AKT pode ser modulado por alterações relacionadas ao desenvolvimento e progressão da DA (resistência à insulina, acúmulo dos peptídeos A² e emaranhados neurofibrilares, exposição ao estresse oxidativo) tem despertado um grande interesse, visando à elucidação da patofisiologia da DA, bem como ao desenvolvimento de estratégias terapêuticas baseadas na modulação de alvos moleculares, upstream ou downstream dessa via. Dentre esses alvos, PTEN tem sido investigado por ser um importante regulador negativo da via PI3K/AKT. Existem também alvos downstream da via PI3K/AKT, tais como a proteína GSK3², uma das principais quinases responsáveis pela hiperfosforilação da proteína tau, a quinase MST, que por impedir a ativação da via hippo, ligada à indução de apoptose, promove neuroproteção, bem como a proteína KEAP1, o principal regulador negativo de NRF2, resultando na ativação do sistema antioxidante. Assim, o presente projeto a ser realizado em modelos neuronais se baseia na hipótese de que a exposição dos neurônios a diversos estímulos neurotóxicos (relacionados às alterações típicas da DA), promoverá alterações no status da via PI3K/AKT. Desta forma, espera-se que a modulação dos genes upstream e downstream dessa via promovam uma melhora nas respostas celulares, principalmente quanto à indução de neuroproteção em resposta aos tratamentos com agentes neurotóxicos, bem como à diferenciação neuronal. Assim, o objetivo geral do projeto consiste em analisar o status da via PI3K/AKT após a exposição a estímulos neurotóxicos (sob condições de resistência à insulina, estresse oxidativo, toxicidade dos peptídeos A² e de emaranhados neurofibrilares). O projeto visa ainda investigar o impacto da inibição de genes chaves dessa via (PTEN, GSK3², MST e KEAP1) nas respostas das NPCs (Neural Progenitor Cells) derivadas de indivíduos idosos sadios, comparados às NPCs de pacientes com a DA, em culturas em monocamada ou em modelos 3D (neuroesferas e organoides cerebrais), além do modelo neuronal derivado da linhagem SH-SY5Y. Por meio de vários tipos de ensaios, serão analisadas as respostas celulares, na presença ou ausência de exposição a agentes neurotóxicos, em consequência da falta de funcionalidade de cada um dos genes silenciados, utilizando os métodos de siRNA e CRISPR-Cas9, além de inibidores químicos. As metodologias empregadas envolvem as análises de expressão transcricional e proteica de genes/proteínas pertencentes à via IRS/PI3K/AKT, bem como análises ligadas à diferenciação neuronal e neuritogênese, além de vários ensaios celulares, como viabilidade celular, danos no DNA, cinética do ciclo celular, avaliação de morte celular (apoptose) e análises de alterações mitocondriais. Espera-se que os resultados a serem obtidos possam fornecer informações inéditas e valiosas em neurônios (modelo humano), em especial, na condição de exposição a tratamentos com agentes neurotóxicos (tal qual ocorre ao longo da vida dos indivíduos e pacientes com a DA). A pesquisa apresenta impacto na busca de potenciais alvos moleculares relevantes para o desenvolvimento de terapias para os pacientes com a DA e outras doenças neurodegenerativas. (AU)