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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.41.2020.tde-20012020-101726
Document
Author
Full name
Elisa Varella Branco
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Bueno, Maria Rita dos Santos e Passos (President)
Bertola, Débora Romeo
Lopes, Marilene Hohmuth
Torres, Bruno Henrique Silva Araujo
Title in Portuguese
Caracterização genótipo-fenótipo em novas síndromes associadas ao Transtorno do Espectro Autista
Keywords in Portuguese
Correlação genótipo-fenítipo
Diferenciação neuronal
Genética de autismo
SHANK3
TBCK
Abstract in Portuguese
O Transtorno do Espectro Autista (TEA) caracteriza-se como um complexo distúrbio do neurodesenvolvimento de início precoce. Características comuns como isolamento social, interesses restritos, comportamentos estereotipados e repetitivos estão sempre presentes. Estudos genômicos em larga escala levaram a identificação de um grande número de genes associados ao TEA, e consequentemente, novos quadros clínicos e síndromes têm sido caracterizados. Dentre as síndromes mais recentemente associadas ao TEA, gostaríamos de destacar a síndrome de Phelan-McDermid (PMS), e a Hipotonia infantil com retardo psicomotor e características faciais 3 (IHPRF3). Selecionamos como primeira abordagem deste estudo a caracterização genótipo-fenótipo de PMS (ou síndrome da deleção do 22q13.3), visto que os dados existentes neste sentido ainda são conflitantes. A PMS é ocasionada em geral por deleções de diferentes tamanhos que envolvem o gene SHANK3, e os dados atuais da literatura sugerem que a deleção de SHANK3 causa a maioria dos sintomas neurológicos descritos na síndrome. No entanto, ainda não é totalmente resolutivo qual a implicação do tamanho de deleções em SHANK3 relacionados a variabilidade clínica, e quais outros genes adjacentes contribuem para o fenótipo observado em PMS. Sendo assim, no presente estudo descrevemos pela primeira vez uma casuística brasileira de pacientes com PMS, e os nossos resultados contribuíram para uma melhor caracterização molecular e clínica da síndrome, visto que: estimamos o tamanho mínimo de deleção para o desenvolvimento de comorbidades como problema renal; identificamos um indivíduo atípico com PMS que não apresenta deficiência intelectual; e estimamos a frequência de indivíduos com PMS em uma coorte de TEA e outra de DI. Com segunda abordagem, tendo em vista a falta de compreensão dos mecanismos patofisiológicos da síndrome IHPRF3, optamos por realizar a caracterização de neurônios de indivíduos com essa síndrome (IHPRF3) utilizando a técnica de reprogramação celular. A IHPRF3 é ocasionada por mutações bi-alélicas de perda de função no gene TBCK localizado em 4q24 e se caracteriza clinicamente por hipotonia, deficiência intelectual grave e autismo. Há também evidências de que ocorra neurodegeneração do sistema nervoso central e periférico em alguns casos, a qual pode iniciar na infância, justificando então a importância da caracterização de células neuronais de indivíduos afetados. Os nossos resultados mostraram que os neurônios de afetados derivados de iPSC apresentam alterações na morfologia e expressão de genes relacionados ao neurodesenvolvimento, que corroboram a influência de TBCK no desenvolvimento cortical. Apesar da grande heterogeneidade genética observada entre os casos de TEA, os dados de anotação funcional indicam que uma parcela significativa dos genes relacionados ao autismo converge em vias moleculares e biológicas específicas. Delimitar quais os efeitos fenotípicos ocasionados por diferentes mutações em diferentes genes que podem auxiliar na busca por mecanismos moleculares comuns entre os quadros de autismo. Desta maneira, realizar um delineamento clínico e caracterização funcional destas síndromes auxilia na compreensão do TEA como um todo
Title in English
Genotype-phenotype characterization in new syndromes associated with Autism Spectrum Disorders
Keywords in English
Autism genetics
Genotype-phenotype correlation
Neuronal differentiation
SHANK3
TBCK
Abstract in English
Autism Spectrum disorders (ASD) are complex neurodevelopmental early-onset disorders presenting with abnormal social behavior and communication, repetitive behavior and restricted interests. Recent advances in large-scale genomic sequencing have identified hundreds of genes associated with ASD, enabling characterization of new syndromes and clinical features. Among the most recent syndromes associated with ASD, here we focus on Phelan McDermid syndrome (PMS), and Hypotonia, infantile, with psychomotor retardation and characteristic facies 3 (IHPRF3). We performed a genotype-phenotype correlation study for PMS (or 22q13.3 deletion syndrome), since the existing literature in this regard is still conflicting. PMS is caused by deletions involving the SHANK3, which are responsible for most of the neurological symptoms in this syndrome. However, how deletion size and whether affected nearby genes impact the PMS phenotype remains to be elucidated. In the present study, we described for the first time a brazilian cohort of patients with PMS and contributed to the molecular and clinical characterization of the syndrome. We estimated the minimum deletion size for the development of comorbidities; we identified an atypical PMS case lacking intellectual disability; and finally, we estimated the frequency of individuals with PMS in an independent? cohort comprising ASD and ID cases. Regarding IHPRF3, in view of the lack of understanding of its pathophysiological mechanisms, we attempted to model IHPRF3 in vitro by characterizing the cellular phenotypes of patients' cortical neurons in vitro. The IHPRF3 was caused by bi-allelic loss-of-function mutations in the TBCK gene, and is clinically characterized by hypotonia, severe intellectual disability and ASD. There is evidence that neurodegeneration of the central and peripheral nervous system occurs in some cases, which may begin in childhood, thus justifying the importance of characterizing neural cells from patients. IHPRF3 neurons showed changes in morphology and expression of genes related to neurodevelopment, confirming the importance of TBCK for cortical development. Despite the great genetic heterogeneity observed among ASD cases, a significant proportion ASD-related gene have been shown to converge into specific molecular and biological pathways, and delineating the phenotypic effects caused by mutations in different genes contributes to the search for such altered pathways common to various ASD cases. Therefore, the clinical, molecular and functional characterization of ASD-associated syndromes such as PMS and IHPRF3 aids in elucidating the pathophysiology of ASD as a whole
 
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Release Date
2022-01-19
Publishing Date
2020-02-21
 
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