A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença autoimune caracterizada por um quadro inflamatório crônico e progressivo no Sistema Nervoso Central (SNC), que resultaem um processo de neurodegeneração axonal, originando quadros de deficiêncianeurológica nos pacientes. Recentemente, estabeleceu-se que os astrócitos (células da glia) apresentam umpapel chave na regulação das sinapses neuronais e na regulação dos processos inflamatórios e neurodegenerativos no SNC. Sabe-se também que os astrócitos são uma das maiores fontesde espécies reativas de oxigênio e issoestá diretamente relacionado à regulação da função mitocondrial.Mitocôndrias modificam sua morfologia constantemente de acordo com asnecessidades bioenergéticas da célula e alterações nos mecanismos de regulaçãopodem desencadear processos neurodegenerativos. A EM dificilmente é representada em todas as suasapresentações clínicas por modelos animais, sendo que muitos estudos terapêuticosem modelos experimentais não conseguiram ser traduzidos para humanos devido às diferenças interespecíficas. Ainda, o estudo do papel de células residentes do SNCem pacientes de EM é dificultado por questões éticas. Nesse sentido, as células tronco pluripotentes induzidas(hiPSC), que podem ser reprogramadas a partir de amostras de sangue ou de peledos pacientes e diferenciadas em qualquer população de células somáticas, surgemcomo uma abordagem poderosa para se investigar mecanismos moleculares quepossam estar associados ao desenvolvimento de doenças complexas como a EM.Desta forma, neste trabalho formulamos a hipótese de que astrócitos derivados dehiPSC de pacientes com EM devem apresentar alterações dedinâmica e metabolismo mitocondrial que podem estar associadas às característicasfenotípicas da EM. De maneira sucinta, os astrócitos derivados de hiPSC foram obtidos e caracterizados com sucesso. Observamos diferenças basais entre os grupos tendo os astrócitos dos pacientes apresentado enriquecimento de genes associados à mitofagia e a processos neurodegenerativos, bem como de transporte de moléculas pela mitocôndria. Em seguida, observamos nesse mesmo grupo um aumento na produção de superóxido e uma diminuição da qualidade mitocondrial. Analisando funcionalmente as células por meio da técnica de Seahorse observamos um aumento no metabolismo oxidativo e glicolítico nos astrócitos de pacientes, indicando um processo de estresse metabólico nessas células, além de uma diminuição significativa na eficiência bioenergética mitocondrial das mesmas. Por meio de microscopia eletrônica de transmissão analisamos a morfologia mitocondrial nos astrócitos e observamos um aumento significativo na fissão das mitocôndrias no grupo dos pacientes, corroborando nossos resultados de expressão gênica obtidos por PCR array. Ainda, ao encontro com os resultados anteriores, observamos uma diminuição no razão entre o DNA mitocondrial e o DNA nuclear. Como observamos um inchamento do retículo endoplasmático nos astrócitos de pacientes por microscopia eletrônica, fomos analisar a expressão de genes relacionados à via UPR (Unfolded Protein Response) bem como de genes ligados à regulação da resposta ao estresse mitocondrial e observamos que vários deles estão diminuídos significativamente nos astrócitos de pacientes, indicando um possível defeito na maquinaria celular de resposta ao estresse. Assim, nossos resultados sugerem um fenótipo de disfunção mitocondrial nos astrócitos derivados de pacientes com EM e abrem novas perspectivas para a modelagem da doença e futuras abordagens terapêuticas.

Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune disease characterized by a chronic and progressive inflammatory condition in the Central Nervous System (CNS), which results in an axonal neurodegeneration process, culminating in neurological deficiency in patients. Recently, it was established that astrocytes (glial cells) play a key role in the regulation of neuronal synapses, along with inflammatory and neurodegenerative processes in the CNS. It is also known that astrocytes are one of the major sources of reactive oxygen species and this is directly related to the regulation of mitochondrial function. Mitochondria constantly modify their morphology according to the bioenergetic needs of the cell and changes in these regulatory mechanisms can trigger neurodegenerative processes. MS is hardly represented in all its scope by animal models, and many therapeutic studies in experimental models have failed to be translated into humans due to interspecific differences. Still, the study of the role of CNS resident cells in MS patients is hampered by ethical issues. In this sense, induced pluripotent stem cells (hiPSC), which can be reprogrammed from patients' blood or skin samples and differentiated into any somatic cell population, appear as a powerful approach to investigate molecular mechanisms that may be associated the development of complex diseases like MS.Therefore, in this work we formulated the hypothesis that hiPSC-derived astrocytes from patients with Multiple Sclerosis should have changes in mitochondrial dynamics and metabolism that may be associated with the MS phenotype. In a brief manner, hiPSC-derived astrocytes were successfully obtained and characterized. We observed baseline differences between the control and patients' astrocytes, with enrichment of genes associated with mitophagy and neurodegenerative processes, as well as the transport of molecules through the mitochondria in MS astrocytes. Then, we observed in this same group an increase in superoxide production and a decrease in mitochondrial quality. Analyzing the cells functionally using the Seahorse technique, we observed an increase in oxidative and glycolytic metabolism in patients' astrocytes, indicating a process of metabolic stress in these cells, in addition to a significant decrease in their mitochondrial bioenergetics efficiency. Using transmission electron microscopy, we analyzed the mitochondrial morphology in astrocytes and observed a significant increase in mitochondrial fission in the MS group, corroborating our gene expression results obtained by PCR array. Also, in line with the previous results, we observed a decrease in the ratio between mitochondrial DNA and nuclear DNA. As we observed a swelling of the endoplasmic reticulum in the astrocytes of patients by electron microscopy, we analyzed the expression of genes related to the UPR (Unfolded Protein Response) pathway as well as genes linked to the regulation of the response to mitochondrial stress and we observed that several of them are significantly decreased in patient astrocytes, indicating a possible defect in thecellular stress response machinery. Thus, our results suggest a phenotype of mitochondrial dysfunction in astrocytes derived from MS patients and open new perspectives for both disease modeling and future therapeutic approaches.