Geração de iPSCs derivadas de pacientes com TEA e desenvolvimento de organoides cerebrais para a investigação das alterações funcionais associadas às variantes no gene SCN2A

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, John Lenon de Souza
• Orientador(a): Souza, Bruno Solano de Freitas
• Banca de defesa: Sampaio, Gabriela Louise de Almeida, Cofré, Axel Helmut Rulf, Macambira, Simone Garcia, Fullam, Juliana Perrone Bezerra de Menezes, Souza, Bruno Solano de Freitas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Bahia
• Programa de Pós-Graduação: Pós-Graduação em Patologia Humana e Patologia Experimental (PGPAT)
• Departamento: Faculdade de Medicina da Bahia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transtorno do Espectro Autista; SCN2A; iPSCs; Organoides cerebrais
• Área do conhecimento CNPq: Ciências Biológicas
• Link de acesso: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42687

INTRODUÇÃO: Os transtornos do espectro autista (TEA) são um grupo de condições que impactam a interação social, comunicação e comportamento. Nos últimos anos, diversas mutações em vários genes têm sido associadas ao TEA. Entre esses genes, variantes patogênicas do SCN2A têm mostrado uma forte correlação estatística com o TEA. O gene SCN2A é responsável por codificar a subunidade alfa do canal de sódio voltagem-dependente Nav1.2, altamente presente em neurônios piramidais excitatórios durante o desenvolvimento cerebral. Esses neurônios são fundamentais para a organização cortical, excitabilidade e sinaptogênese, sendo alvos comuns de várias variantes genéticas que podem contribuir para o fenótipo do TEA. Há uma demanda científica significativa para o desenvolvimento de estudos e modelos que auxiliem no estabelecimento de correlações genótipo/fenótipo. Nos últimos anos, as células-tronco de pluripotência induzida (iPSCs) e seus derivados, incluindo organoides cerebrais, têm sido propostas como ferramentas essenciais para esse propósito. Este trabalho propõe como hipótese que modelos baseados em organoides cerebrais, utilizando iPSCs de pacientes com TEA, podem contribuir significativamente para a análise de correlações genótipo/fenótipo em diferentes contextos e mutações, incluindo as variantes do gene SCN2A. MÉTODOS E RESULTADOS: Neste estudo, foram gerados e caracterizados quatro clones de iPSCs a partir de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) de duas pacientes com TEA portadoras de variantes patogênicas no gene SCN2A. As iPSCs foram rigorosamente caracterizadas através dos seguinte ensaios: (i) RT-PCR, citometria de fluxo e análises de imunofluorescência confirmaram a expressão de marcadores de pluripotência; (ii) o ensaio de formação de corpos embrioides demonstrou a capacidade de diferenciação nas três camadas germinativas; (iii) a análise de sequenciamento confirmou a presença das variantes SCN2A; (iv) a análise de STR autenticou as linhagens celulares; e (v) a análise de cariótipo demonstrou a integridade cromossômica das linhagens celulares. Finalmente, foram gerados organoides cerebrais a partir dessas células, fornecendo uma plataforma robusta para investigações futuras dos mecanismos fisiopatológicos do TEA, especialmente aqueles envolvendo SCN2A. Foi realizada uma revisão da literatura sobre o papel do modelo de organoides cerebrais derivados de iPSCs, utilizados para recapitular aspectos críticos do desenvolvimento cerebral humano, permitindo a análise de variações genéticas específicas e suas influências nos caminhos moleculares e celulares. Em conjunto, a análise demonstra que mutações em genes de risco para TEA, como SCN2A, convergem em um fenótipo comum de desenvolvimento neuronal assíncrono, afetando tanto neurônios excitatórios quanto inibitórios. Além disso, os organoides cerebrais, por sua composição celular, organização e estado de maturação permitem a investigação de fatores ambientais e suas interações com variantes genéticas no TEA, mostrando a relevância deste modelo para entender a complexa neurobiologia do TEA. CONCLUSÃO: Os resultados dos estudos apresentados indicam que organoides cerebrais derivados de iPSCs são ferramentas valiosas para investigar os mecanismos genéticos e ambientais subjacentes ao TEA, especialmente em relação ao gene SCN2A. Esses modelos oferecem uma oportunidade única para estabelecer correlações genótipo/fenótipo e desenvolver abordagens terapêuticas mais eficazes. O uso de organoides cerebrais pode ajudar a esclarecer os mecanismos de desenvolvimento do TEA e contribuir para o avanço da medicina personalizada, proporcionando novas perspectivas para o tratamento e a compreensão desta condição complexa.