Estudo de mecanismos moleculares e celulares envolvidos na herança oligogênica do Transtorno do Espectro Autista

• Processo: 22/15760-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Humana e Médica
• Pesquisador responsável: Andréa Laurato Sertié
• Beneficiário: André Luiz Teles e Silva
• Instituição Sede: Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein (IIEPAE). Sociedade Beneficente Israelita Brasileira Albert Einstein (SBIBAE). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/09806-2 - Triagem CRISPRa/i agrupada para análise genética de neurodesenvolvimento e autismo, BE.EP.DR
• Assunto(s): Edição de RNA Herança multifatorial Células-tronco pluripotentes induzidas Transtorno do espectro autista Biologia celular e molecular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: edição gênica | Herança oligogênica | iPSC | Organoides cerebrais | Transtorno do Espectro Autista | Biologia Molecular e Celular

Resumo

Estudos genômicos recentes têm revelado que a arquitetura genética do Transtorno do Espectro Autista (TEA) é extremamente complexa e heterogênea, e que uma parcela dos pacientes pode carregar variantes raras e deletérias em dois ou mais genes de risco, em um modelo de herança oligogênica. Além disso, foi observada uma correlação negativa entre o número de variantes de risco e o quociente de inteligência dos pacientes, o que sugere efeitos aditivos ou epistáticos dessas variantes. No entanto, pouco se sabe sobre como essas variantes interagem entre si e convergem em vias neurobiológicas subjacentes ao TEA. Recentemente, por meio do sequenciamento completo do exoma (WES) de 291 indivíduos brasileiros com TEA e seus genitores, identificamos em um dos probandos, referido como F2688, duas variantes missense raras em heterozigose composta no gene RELN e uma variante rara de novo em um sítio de splicing do gene CACNA1H. RELN codifica Relina, uma glicoproteína secretada que controla a migração neuronal e plasticidade sináptica, e CACNA1H codifica a subunidade ±1 do canal de cálcio (Ca2+) tipo-T Cav3.2 que controla excitabilidade neuronal. Utilizando células neuroprogenitoras derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) do indivíduo F2688 e de indivíduos controles, mostramos que as variantes em RELN e CACNA1H são deletérias e que existe um crosstalk anormal entre esses genes mutados por meio da via de sinalização mTORC1. Finalmente, após reanálise dos dados de WES da nossa coorte brasileira e dos dados de sequenciamento do genoma completo (WGS) da coorte MSSNG (composta por cerca de 5000 indivíduos com TEA e seus genitores), verificamos que existe um enriquecimento significativo da coocorrência de variantes raras e potencialmente deletérias em ambas as cópias de genes da via da Relina e em uma das cópias de genes de canais de Ca2+ em TEA. Entretanto, ainda é desconhecido como esses genes mutados simultaneamente do mesmo indivíduo alteram o desenvolvimento cerebral e levam ao TEA. Este projeto tem como objetivo principal explorar os tipos específicos de células cerebrais e os fenótipos celulares afetados pela ação sinérgica das variantes deletérias em RELN e CACNA1H e aqueles que são únicos de cada gene mutado. Para isso, utilizaremos como modelos experimentais células neurais em culturas bidimensionais e organoides cerebrais tridimensionais derivados de iPSCs do indivíduo F2688, as quais terão os alelos mutados de RELN e CACNA1H corrigidos por metodologias de edição gênica (como CRISPR-Cas9 e/ou Prime Editing). Realizaremos análises de proliferação, diferenciação, migração, sinaptogênese e influxo de Ca2+. Os resultados deste projeto fornecerão maior elucidação sobre os mecanismos das interações gênicas e combinações de variantes necessárias para causar TEA.