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Desvendando as causas genéticas do Transtorno do Espectro Autista

Dra. Andréa Laurato Sertié

Sintomatologia e epidemiologia do Transtorno do Espectro Autista

O Transtorno do Espectro Autista (TEA) engloba um grupo de desordens do neurodesenvolvimento que são caracterizadas por comprometimento da capacidade de interação social e comunicação, e pela presença de comportamentos estereotipados e repetitivos. Esses sintomas podem variar amplamente entre os pacientes (podendo ser leves, moderados ou graves) e outras manifestações clínicas podem estar presentes, tais como deficiência intelectual, epilepsia, ansiedade, macrocefalia e hipotonia, dentre outros [1]. 

Estudos epidemiológicos recentes realizados nos Estados Unidos apontam que o TEA tem prevalência de aproximadamente 1 a cada 59 indivíduos na população, sendo quatro vezes mais comum em meninos que em meninas [2]. A Organização Mundial da Saúde (OMS), subordinada à ONU, considera uma estimativa de que em média 1 a cada 160 crianças esteja dentro do espectro do autismo. 

É importante comentar que a prevalência do TEA vem aumentando substancialmente ao longo dos anos no mundo inteiro, o que, dentre outros motivos ainda não definidos, envolve a maior eficiência no diagnóstico precoce e as mudanças nas práticas de identificação do transtorno.

Aspectos genéticos do Transtorno do Espectro Autista

Embora fatores ambientais, tais como infecções e exposição a certos agentes tóxicos durante a gestação, possam aumentar o risco de desenvolvimento do TEA, sabe-se que fatores genéticos têm uma contribuição muito importante na etiologia desse transtorno. Com base sobretudo nos estudos de recorrência familial e de concordância entre gêmeos monozigóticos e dizigóticos, as estimativas da herdabilidade do TEA têm variado entre 38 e 90% [3]. Assim, não há dúvidas de que o DNA pode conter alterações em sua sequência de bases, chamadas aqui de variantes genéticas, que causam ou contribuem para o TEA! Mas, o que sabemos hoje sobre as causas genéticas do TEA? 

Sobretudo por meio do uso de metodologias mais recentes de análise genômica em larga escala, como os arrays CGH (do inglês, comparative genomic hybridization) e o sequenciamento de nova geração de exomas ou genomas, é possível identificar variantes genéticas raras e de risco alto (ou seja, responsáveis pelo quadro clinico) em aproximadamente 25% dos pacientes. Cerca de 15% dos casos apresentam variações do número de cópias (em inglês, copy number variations – CNVs) de segmentos genômicos, as quais podem ocorrer em qualquer cromossomo, embora existam algumas regiões com CNVs mais frequentes, como as localizadas em 15q11-q13, 16p11.2 e 22q13 que combinados estão presentes em cerca de 3-5% dos casos. Os outros cerca de 10% dos casos apresentam variantes pontuais não sinônimas e deletérias em diversos genes candidatos aos TEA. Ainda, em muitos pacientes não é identificada apenas uma alteração genética rara, mas sim duas ou mais em um modelo chamado oligogênico de herança (oligogênico = de alguns/poucos genes). 

Essas variantes genéticas podem vir de um ou dos dois genitores, ainda que não apresentem TEA ou que apresentam apenas sinais muito discretos do transtorno. Essas variantes podem também surgir na formação do óvulo ou do espermatozoide e, portanto, estão apenas na criança com TEA, o que chamamos de variantes genéticas novas. Atualmente, mais de duas centenas de CNVs e pelo menos 800 genes candidatos aos TEA já foram identificados, sendo que 140 deles já se sabe que são causadores do TEA quando portadores de variantes deletérias (Simons Foundation Austism Research Initiave). É importante ressaltar que nenhum desses genes individualmente consegue explicar mais do que 1% do total de casos de TEA, e a causa genética ainda é desconhecida em aproximadamente 75% dos casos.

Uma porção significativa dos casos de TEA de causa ainda desconhecida parece seguir um modelo multifatorial de herança, no qual o transtorno é resultado de uma combinação de fatores genéticos mais frequentes e de risco baixo associados a fatores ambientais de predisposição. Nessas situações, pouco se sabe sobre quais e quantas variantes genéticas por indivíduo são necessárias para causar o TEA. Deste modo, o TEA pode ser considerado uma doença complexa, podendo envolver diferentes mecanismos mutacionais e modelos de herança. Por causa dessa complexidade, o conhecimento sobre as causas genéticas do TEA tem exigido muito esforço, altos custos e tem evoluído mais lentamente.

Desafios no estudo da genética do Transtorno do Espectro Autista

Uma das limitações das metodologias de análise genômica em larga escala é a interpretação dos achados, uma vez que na maioria das vezes são identificadas alterações de significado ainda desconhecido e os testes, portanto, não são conclusivos. Assim, um enorme desafio atual é determinar quais dentre as diversas variantes genéticas identificadas pelas análises genômicas são as que estão de fato envolvidas na etiologia da doença, quantas variantes são necessárias para a penetrância completa do TEA, e como essas variantes convergem em vias biológicas comuns que resultam na doença em cada paciente.

Uma estratégia para tentar desvendar o possível significado clínico de variantes candidatas é conduzir estudos funcionais para verificar quais das variantes são suficientes para causar alterações morfológicas e funcionais em células neurais, alterações estas que devem estar associadas com a fisiopatologia da doença. Mas como analisar células neurais derivadas de pacientes com variantes genéticas candidatas diante da impossibilidade de realização de biopsias do cérebro e da dificuldade de se obter amostras post-mortem de tecidos cerebrais? 

Nosso grupo de pesquisa no Hospital Israelita Albert Einstein tem utilizado como modelo experimental para o entendimento de mecanismos moleculares do TEA células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC, do inglês induced pluripotent stem cells) [4], as quais são obtidas por meio de reprogramação de células somáticas e são semelhantes às células-tronco embrionárias, podendo ser rediferenciadas em tipos celulares provenientes de qualquer um dos três folhetos embrionários, incluindo células progenitoras neurais, neurônios e células da glia. A grande vantagem dessa técnica no estudo do TEA é que as linhagens obtidas apresentam o genoma do paciente doador e, portanto, constituem um modelo de células in vitro já predispostas à doença. 

Assim, em nossos projetos de pesquisa realizamos diferentes análises funcionais com as células neuronais e as células da glia derivadas das iPSC dos pacientes com TEA (tais como análises de expressão gênica e proteica, análises da atividade de vias de sinalização intracelular, análises da proliferação, diferenciação e migração), e tentamos integrar os achados com as células aos dados obtidos com as análises genômicas. Por exemplo, utilizando células progenitoras neurais derivadas de iPSC de um paciente com TEA portador de variantes raras no gene RELN, que codifica Relina que controla migração neuronal e funcionamento das sinapses, nosso grupo recentemente mostrou que as variantes são deletérias e levam a diminuição da secreção da Relina e da atividade de sua via de sinalização [5]. Ainda, dados ainda não publicados de nosso grupo mostram que o mesmo paciente apresenta uma variante rara em outro gene, o CACNA1H que codifica a subunidade α¹ de um canal de cálcio do tipo T, e que essa variante também é deletéria e contribui para a disfunção da via da Relina. Esse trabalho é o primeiro a mostrar que variantes deletérias em genes diferentes “conversam” para aumentar o risco de TEA em um modelo oligogênico de herança.

Acreditamos que o conhecimento das causas genéticas do TEA pode trazer importantes contribuições tanto para o diagnóstico precoce deste transtorno e o aconselhamento genético das famílias como para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas mais dirigidas e eficientes para cada paciente.

Sobre a autora: 

Andréa Laurato Sertié possui graduação e doutorado em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo (USP). Atualmente é pesquisadora do Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein. Tem experiência na área de Biologia Molecular e Genética Humana e Médica.

Referências:

[1] An African HIV-1 sequence from 1959 and implications for the origin of the epidemic. Nature. 1998 Feb 5;391(6667):594-7

[2] Isolation of human T-cell leukemia virus in acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science. 1983 May 20;220(4599):865-7.

[3] Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient at risk for acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science. 1983 May 20;220(4599):868-71.

[4] Zanluca, Camila et al. “First report of autochthonous transmission of Zika virus in Brazil.” Memórias do Instituto Oswaldo Cruz vol. 110,4 (2015): 569-72. doi:10.1590/0074-02760150192.

[5] Pesquisa de Vírus de RNA e Genotipagem – PLASMA (EDTA- GEL). Disponível em: <https://www.einstein.br/exames/info/#!6811>.

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