Impactos funcionais da haploinsuficiência de SHANK3: efeitos na corticogênese e na variabilidade clínica da Síndrome de Phelan-McDermid

Autor(es)

Elisa Varella Branco

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências (IBIOC/SB)
• Data de defesa: 2025-03-24

Membros da banca

Maria Rita dos Santos e Passos Bueno; Nicolas Carlos Hoch; Andréa Laurato Sertié

• Orientador: Maria Rita dos Santos e Passos Bueno

Resumo

A Síndrome de Phelan-McDermid (PMS), uma sinaptopatia associada ao Transtorno do Espectro Autista (TEA) e à deficiência intelectual, é causada por alterações de perda de função no gene SHANK3, fundamental para o desenvolvimento cortical e a manutenção da conectividade cerebral. Além de atrasos no neurodesenvolvimento, indivíduos com PMS frequentemente apresentam episódios de regressão cognitiva e neurológica, que podem evoluir para quadros com sinais compatíveis de neurodegeneração e demência precoce na fase adulta. Desconhece-se ainda como a deficiência de SHANK3 contribui para esses processos. No primeiro capítulo desta tese, investigamos o papel de SHANK3 no desenvolvimento e na função neural utilizando a maior coorte de iPSCs derivadas de pacientes com PMS até o momento. Por meio de bulk RNA-seq realizado em neurônios derivados de pacientes com PMS (n=9) e controles (n=7), identificamos uma desregulação significativa de genes associados a termos como ciclo celular, reparo de DNA e metabolismo de RNA. Esses achados sugerem potenciais impactos na corticogênese cerebral, destacando aspectos anteriormente não observados na literatura. Além disso, alguns dos genes desregulados em PMS estão associados tanto a transtornos do neurodesenvolvimento quanto a doenças neurodegenerativas, indicando que esses genes podem estar envolvidos em ambas condições. Funcionalmente, neurônios com mutação em SHANK3 apresentaram aumento na proporção de células-tronco neurais com maior capacidade proliferativa, menor complexidade morfológica, prejuízo na função sináptica e provável hiperexcitabilidade. Paralelamente, análises de redes oscilatórias cerebrais em pacientes com PMS (n=20) demonstraram hiperconectividade em altas frequências, corroborando os achados in vitro e sugerindo que a haploinsuficiência de SHANK3 leva à desregulação da neurogênese e à corticogênese anormal. Dessa forma, este trabalho é pioneiro ao sugerir um papel de SHANK3 na regulação de processos moleculares que impactam a organização e o desenvolvimento do tecido cerebral. O segundo capítulo explora a variabilidade clínica em PMS, destacando um caso atípico (P1) com preservação do desenvolvimento cognitivo e ausência de regressão aos 26 anos de idade. A análise de sequenciamento de exoma completo, realizada com o objetivo de identificar variantes potencialmente protetivas, destacou uma variante candidata no gene CTNND2, que codifica a -catenina. Esta proteína está diretamente associada à regulação da -catenina, um componente essencial da via Wnt. Neurônios derivados de iPSCs desse paciente apresentaram níveis proteicos reduzidos de -catenina (codificada por CTNNB1) nuclear e alterações na relação da expressão transcricional dos genes SHANK3 e CTNNB1. Esses achados sugerem que a variante em CTNND2 é funcional e pode influenciar a relação já conhecida entre SHANK3 e -catenina. Essa interação modulada pela variante em CTNND2 pode impactar processos de neurodesenvolvimento em PMS, destacando sua relevância no contexto molecular da síndrome. Pretendemos explorar essa hipótese em estudos futuros, demonstrando primeiramente que a variante em CTNND2 de fato modula a via da -catenina, e buscando esclarecer se essas alterações impactam diretamente o fenótipo clínico e como podem contribuir para a variabilidade observada entre pacientes. Este estudo reforça o papel de SHANK3 no desenvolvimento e organização do córtex cerebral, destacando paralelos com doenças neurodegenerativas. Além disso, revela novas vias moleculares e funcionais associadas à haploinsuficiência de SHANK3 e enfatiza a relevância de estudar casos atípicos para identificar possíveis fatores protetores. Pela primeira vez, validamos alterações eletrofisiológicas de neurônios in vitro derivados de pacientes com PMS com dados de EEG in vivo. Esses achados contribuem para um melhor entendimento da patogênese da PMS e a caracterização de biomarcadores, oferecendo subsídios para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas direcionadas a transtornos do neurodesenvolvimento. (AU)

• Processo FAPESP: 20/13355-5 - Análise de mecanismos genéticos e epigenéticos envolvidos na etiologia da variabilidade clínica da Síndrome de Phelan-McDermid
• Beneficiário: Elisa Varella Branco
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado