Triagem CRISPRa/i agrupada para análise genética de neurodesenvolvimento e autismo

• Processo: 24/09806-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 25 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 24 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Humana e Médica
• Pesquisador responsável: Andréa Laurato Sertié
• Beneficiário: André Luiz Teles e Silva
• Supervisor: Kristen Brennand
• Instituição Sede: Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein (IIEPAE). Sociedade Beneficente Israelita Brasileira Albert Einstein (SBIBAE). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Yale School of Medicine (YSM), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 22/15760-0 - Estudo de mecanismos moleculares e celulares envolvidos na herança oligogênica do Transtorno do Espectro Autista, BP.DR
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Autism spectrum disorder (ASD) | CRISPR activation (CRISPRa) | CRISPR interference (CRISPRi) | Neuronal phenotypes | Oligogenic inheritance | Phenotypic impact | edição genética

Resumo

O Transtorno do Espectro Autista (TEA) tem uma arquitetura genética complexa, com alguns pacientes portadores de variantes raras e deletérias em múltiplos genes de risco, sugerindo herança oligogênica. No entanto, pouco se sabe sobre como estas variantes interagem e convergem nas vias neurobiológicas causais. Recentemente, identificamos em um probando brasileiro com TEA e macrocefalia, referido como F2688-1, variantes missense heterozigóticas compostas raras no gene Reelin (RELN) e uma variante de novo sítio de splice no canal de cálcio (Ca2+) Cav3.2 gene (CACNA1H). Usando células progenitoras neurais derivadas de hiPSCs do paciente F2688-1 e controles, descobrimos que a variante em Cav3.2 leva ao aumento do influxo de Ca2+ nas células, o que superativa a via mTORC1 e, consequentemente, agrava ainda mais o comprometimento da sinalização de Reelin, aumentando a degradação de alvos a jusante de Reelin. Por fim, análise dos dados de sequenciamento de duas coortes de TEA - uma coorte brasileira de 861 amostras, 291 com TEA; a coorte MSSNG de 11.181 amostras, 5.102 com TEA - revelou um aumento significativo da carga de variantes de risco simultâneas em ambos os alelos de um gene na via Reelin e em um alelo de um gene para um canal de Ca2+ no TEA. No entanto, existem muitas questões sem resposta sobre o mecanismo patogénico por detrás destas variantes concomitantes. Esta proposta BEPE visa preencher esta lacuna de conhecimento usando avanços recentes em CRISPR-Cas9 e modelagem de doenças derivadas de hiPSC. Especificamente, utilizaremos técnicas de ativação e interferência CRISPR (CRISPRa/i) para modular a expressão dos genes CACNA1H e RELN em neurônios derivados de hiPSC e, então, correlacionar a expressão desses genes a fenótipos neuronais específicos. Esta abordagem integrada promete estudar a fisiopatologia do TEA de forma mais abrangente, criando modelos que mimetizam mutações genéticas com controles isogênicos. Esses protocolos podem ser adaptados para outros genes, permitindo a avaliação do impacto fenotípico de genes candidatos associados a distúrbios do neurodesenvolvimento ou cerebrais