Caracterização genótipo-fenótipo de doentes com perturbação do espetro do autismo: análise da variação do número de cópias

A Perturbação do Espetro do Autismo (PEA) constitui um grupo de condições neuropsiquiátricas caracterizadas por dificuldades na interação e comunicação social, dificuldades de adaptação a mudanças inesperadas, juntamente com comportamentos repetitivos, sendo o seu diagnóstico baseado nos critérios presentes nos manuais de diagnóstico, como o DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders). Estudos demonstram que os fatores genéticos contribuem claramente para a etiologia das PEA’s, e na última década foram feitos progressos significativos na sua identificação e caracterização. Em particular, a análise das variantes estruturais designadas Copy Number Variants (CNV’s), que causam deleções e duplicações de regiões cromossómicas e genes, ou parte deles, mostrou a sua importância numa fração substancial de casos de autismo. O principal objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização genótipo-fenótipo de crianças com autismo, através da identificação de CNV´s patogénicas e loci de suscetibilidade para o autismo. Para isso, foi feita a análise das alterações genéticas presentes numa coorte de 369 doentes, identificadas pela técnica de Array Comparative Genome Hybridization (aCGH), sendo identificados os seus pontos de quebra, analisados os genes candidatos presentes e estabelecida uma relação entre o fenótipo clínico e os genes duplicados ou deletados. Os resultados revelaram uma grande percentagem de alterações cromossómicas benignas, comuns na população, sendo que apenas algumas regiões foram consideradas potencialmente patogénicas. Apenas a região 16p11.2 foi considerada patogénica. Da relação do fenótipo com os genes afetados pelas CNV’s potencialmente patogénicas, verificou-se que a maioria está associada com o mecanismo de transmissão sináptica ou com o desenvolvimento e plasticidade neuronais, como os genes PCDH15, CHRNA7, TBX6, MAZ, KCTD13, IMMP2L, entre outros. Considerando todas as alterações cromossómicas identificadas na coorte, foram encontradas algumas regiões cromossómicas que estavam frequentemente alteradas em conjunto, o que poderá ser sugestivo do potencial papel da combinação destas alterações na suscetibilidade ao autismo. Por fim, a análise dos pontos de quebra revelou a presença de alguns elementos repetitivos, nomeadamente LINES, SINES, LTR/ERVL e DNA/hAT, que podem estar na origem de algumas alterações identificadas na coorte. Assim, este trabalho permitiu, de uma forma robusta, a caracterização genómica de uma coorte com PEA, contribuindo para a identificação de possíveis novos biomarcadores de doença. Futuros estudos são fundamentais para comprovar estes resultados bem como para identificar novos genes associados às PEA’s e compreender os mecanismos moleculares envolvidos nesta patologia. O crescente desenvolvimento das técnicas de sequenciação encerra grandes promessas para a descoberta de novos alvos terapêuticos, bem como para o desenvolvimento de um teste genético para o diagnóstico molecular de autismo.

Autism Spectrum Disorder (ASD) is a group of neuropsychiatric conditions characterized by difficulties in social interaction and communication, difficulties in adapting to unexpected changes, along with repetitive behaviors, and its diagnosis is based on criteria present in diagnostic manuals, such as the DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders). Studies show that genetic factors clearly contribute to the etiology of ASD, and in the last decade significant progress has been made in their identification and characterization. In particular, the analysis of structural variants called Copy Number Variants (CNV's), which cause deletions and duplications of chromosomal regions and genes, or part of them, has shown their importance in a substantial fraction of autism cases. The main objective of this work was to perform genotype-phenotype characterization of children with autism by identifying pathogenic CNV's and susceptibility loci for autism. To this end, the genetic alterations present in a cohort of 369 patients, identified by the Array Comparative Genome Hybridization (aCGH) technique, were analyzed, their breakpoints were identified, the candidate genes present were analyzed and a relationship between the clinical phenotype and the duplicated or deleted genes was established. The results revealed a large percentage of benign chromosomal alterations, common in the population, and only a few regions were considered potentially pathogenic. Only the 16p11.2 region has been found to be pathogenic. From the relation of the phenotype with the genes affected by the potentially pathogenic/ pathogenic CNV’s, it was found that most are associated with the mechanism of synaptic transmission or with neuronal development and plasticity, such as the genes PCDH15, CHRNA7, TBX6, MAZ, KCTD13, IMMP2L, among others. Considering all the chromosomal alterations identified in the cohort, some chromosomal regions were found to be frequently altered together, which may be suggestive of the potential role of the combination of these alterations in autism susceptibility. Finally, breakpoint analysis revealed the presence of some repetitive elements, namely LINES, SINES, LTR/ERVL and DNA/hAT, which may be at the origin of some alterations identified in the cohort. Thus, this work allowed, in a robust way, the genomic characterization of a cohort with ASD, contributing to the identification of possible new disease biomarkers. Future studies are fundamental to prove these results as well as to identify new genes associated with ASD and understand the molecular mechanisms involved in this pathology. The increasing development of sequencing techniques holds great promise for the discovery of new therapeutic targets, as well as for the development of a genetic test for the molecular diagnosis of autism.

Mestrado em Biomedicina Molecular