Projeto: Diversidade genética da população brasileira para polimorfismos de DNA de relevância médica - GENPOP_BR

Coordenador(a):	RINALDO WELLERSON PEREIRA
Vigência:	30/01/2019 a 31/07/2021
Situação:	Inativo
Programa/Curso:	Ciências Genômicas e Biotecnologia - Stricto Sensu
Escola:	{nme_escola}
Agência:	Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Edital:	CNPq Nº 09/2018 - Bolsas de Produtividade em Pesquisa - PQ
Chamada	CNPq Nº 09/2018 - Bolsas de Produtividade em Pesquisa - PQ
Resumo: Este projeto faz parte das atividades de pesquisa no âmbito do projeto já aprovado no Edital CNPq 08/2019 de bolsa de produtividade em pesquisa nível 1A do proponente (Processo 306866/2018-8) visando estimular estudantes de medicina com alta qualificação para engajamento na área de pesquisa científica na área de genética de populações humanas. A análise da variação genômica existente em seres humanos vem revolucionando a medicina moderna. Este projeto visa expor os estudantes da UCB à área de medicina genômica desde a coleta de dados e amostras biológicas de pacientes com o devido consentimento informado, até a geração dos dados genéticos, as análises estatísticas e a comunicação final de resultados em publicações científicas em revistas indexadas. Para o ano de 2020 este projeto vai envolver a orientação de um estudante de medicina em um estudo populacional relacionado com o TEMA 1 a seguir, tema este de relevância para a área médica conforme descrito abaixo. Para os anos subsequentes, 2021 a 2023 outros temas serão abordados sendo o TEMA 2 abaixo o tema para a seleção de aluno no ano de 2021. Tendo em vista o tema do projeto 01 (uma) vaga de iniciação científica voluntária será concedida a um(a) aluno(a) do curso de MEDICINA que atenda aos seguintes requisitos mínimos: 1) Tenha obtido nota mínima 9,0 na disciplina de GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA do curso de medicina 2) Possua coeficiente de rendimento escolar total acima de 9,4 3) Esteja cursando a partir do terceiro ano sem qualquer reprovação 4) Já tenha experiência prévia documentada de realização e apresentação de pelo menos dois trabalhos em congresso científico TEMA 1: FREQUÊNCIA DE MICRO-DELEÇÕES NO LOCO AZFc DO CROMOSSOMO Y HUMANO De acordo com a Sociedade Americana de Medicina Reprodutiva (American Society for Reproductive Medicine – ASRM), a infertilidade é a incapacidade de obtenção de gestação após um ano de tentativas, sem uso de nenhum método anticoncepcional. Atualmente, estima-se que a infertilidade atinja 10% a 20% dos casais em idade reprodutiva, independentemente de suas origens étnicas ou sociais. Em aproximadamente 30% dos casos, a infertilidade é causada apenas por fatores masculinos, enquanto que em 20% têm causas masculinas e femininas combinadas. Portanto, a avaliação e o tratamento do homem assumem uma importância crucial na condução de um casal infértil. A presença de infertilidade masculina é frequentemente definida pela existência de alterações nos parâmetros seminais, no entanto, o valor do achado de parâmetros seminais normais como diagnóstico de fertilidade masculina está muito longe de ser considerado aceitável. Sendo assim, a necessidade de testes diagnósticos com boa sensibilidade, acurácia e que sejam facilmente padronizados tem estimulado a busca de critérios bioquímicos, por meio dos quais a qualidade do ejaculado humano poderá ser melhor avaliada. Apesar de o espermograma ser o exame disponível mais utilizado na prática clínica, os parâmetros seminais avaliados possuem limitações relacionadas à etiologia da disfunção espermática assim como na determinação da sua capacidade de fertilização. As deleções que envolvem a região AZFc do cromossomo Y são a causa genética conhecida mais comum de infertilidade masculina envolvendo falha espermatogênica grave. Foram relatadas seis deleções intersticiais recorrentes que afetam a região, mas sua genética populacional é relativamente inexplorada e não existem estudos amplos na população brasileira. Neste estudo será avaliada a prevalência de deleções em 1200 homens brasileiros para quatro das seis deleções mais relevantes que fundamentam a infertilidade masculina por falha espermatogênica, apresentadas aqui em ordem decrescente de prevalência: gr / gr, b2 / b3, b1 / b3 e b2 / b4. A região AZFc de 4,5 Mb do cromossomo Y é notável por sua complexidade estrutural (incluindo o maior palíndromo conhecido em qualquer genoma sequenciado até o momento), por sua propensão a sofrer deleção maciça e o seu papel na condição de falha espermatogênica, enquanto todas as demais funções do corpo são mantidas. Essa última característica sugere uma especialização funcional regional que é incomum em genomas eucarióticos. De fato, as deleções que afetam a região de AZFc são a causa genética conhecida mais comum de falha espermatogênica grave (FEG) definida por uma contagem de espermatozóides inferior a cinco milhões por mililitro de sêmen na ausência de obstrução física. Embora vários estudos tenham examinado a relação entre a FEG e deleções que afetam a região de AZFc , as freqüências das várias deleções na população brasileira e, portanto, suas contribuições populacionais precisas para a FEG, permanecem desconhecidas. A esse respeito, a principal limitação dos estudos anteriores é que eles eram focados em homens que foram estudados devido à infertilidade clinicamente determinada. Além disso, o tamanho das amostras tem sido limitado em algumas poucas centenas. Com o objetivo de entender as frequências populacionais das seis deleções intersticiais recorrentes que afetam a região AZFc, serão estudados os cromossomos Y de 1200 homens brasileiros. Serão utilizadas amostras de DNA anonimizadas e devidamente autorizadas por termo de consentimento para uso em estudos populacionais de frequências alélicas coletadas pelo Laboratório Heréditas Tecnologia em Análise de DNA em exames de parentesco. Os doadores de DNA incluíram essencialmente homens saudáveis. Adicionalmente ao estudo meramente populacional de levantamento de frequências das micro-deleções, os homens serão amostrados em duas categorias: (1) Homens férteis: homens incluídos como pais biológicos nos exames; (2) Homens de fertilidade não determinada envolvendo homens que foram excluídos nos exames de paternidade. Com base neste delineamento será etstada uma hipotese de associação entre exclusões de paternidade e infertilidade masculina. A hipotese nula proposta é que não há diferença na frequencia de microdeleções entre homens incluidos e excluidos em exames, ou seja, exclusões não são explicadas devido a infertilidade.A hipótese alternativa é que a infertilidade masculina contribui para a ocorrência de exclusões de paternidade. Serão rastreadas as deleções intersticiais envolvendo AZFc em uma estratégia de dois estágios conforme descrito por Rozen et al. 2012 (Am J Hum Genet. 2012 Nov 2; 91(5): 890–896.) No estágio 1, será testada a presença ou ausência dos marcadores STSs (sequence tagged sites) sY1191 e sY1291, um ou ambos os quais são excluídos em todas as deleções recorrentes conhecidas que envolvem AZFc. No estágio 2, serão testados somente os cromossomos Y que apresentaram pelo menos uma das duas deleções de STS testados no estágio 1. Nesse estágio, serão confirmados os resultados para sY1191 e sY1291, testando esses STSs em novas alíquotas de DNA e adicionalmente serão testados outros STSs (sY1192 e sY1189) que detectam deleções nos mesmos locais. Nesta fase, também serão classificadas as deleções com base nos padrões de resultados positivos e negativos de STSs em locais adicionais: sY14, sY142, sY254 e sY1201. As análises laboratoriais serão realizadas por meio de uma colaboração e co-orientação científica sem fins lucrativos com a equipe do Laboratório Heréditas Tecnologia em análise de DNA participação efetiva de estudantes de medicina no processo de levantamento e análise dos dados populacionais. Adicionalmente á análise de homens envolvidos em exames de paternidade, amostras biológicas de algumas dezenas de homens diagnosticados com infertilidade masculina de diferentes naturezas devido a problemas como varicocele (varizes na região escrotal), falência testicular primária, infecções seminais, criptorquidia, (testículos fora da bolsa testicular), obstruções do epidídimo ou canal deferente, disfunções Hormonais, entre outras, que resultam em azoospermia, oligospermia, serão obtidas por meio de uma colaboração científica com o Serviço de Reprodução Humana do HMIB Hospital Materno Infantil de Brasilia que atendem casais com infertilidade. O objetivo de analisar o cromossomo Y de homens com estas condições é verificar qual a relação entre a infertilidade diagnosticada e a prevalência das diferentes micro-deleções testadas no estudo populacional. TEMA 2: PREDIÇÃO DE OBSESIDADE COM BASE EM ESCORE POLIGÊNICO DE VARIANTES ESTRUTURAIS A obesidade, uma doença multifatorial cada vez mais prevalente na população mundial, envolve aspectos genéticos e ambientais e representa um importante fator de risco para o desenvolvimento de inúmeras doenças na atualidade. A obesidade é um distúrbio caracterizado por um acúmulo excessivo de gordura corporal resultante de uma incompatibilidade entre ingestão e gasto de energia. A prevalência de obesidade aumentou dramaticamente nos últimos anos, quase certamente alimentada por uma mudança nos hábitos alimentares devido à ampla disponibilidade de alimentos hipercalóricos e de baixo custo. A obesidade aumenta o risco de doença cardiovascular, diabetes mellitus não dependente de insulina e osteoartrite. Apesar do uso extensivo de várias medidas preventivas de tratamento desde os anos 50, a prevalência de obesidade continua a aumentar em todos os países industrializados. A base genética da obesidade humana tem sido bem demonstrada em estudos de gêmeos revelando estimativas da herdabilidade do índice de massa corporal (IMC) elevadas, variando de 0,5 a 0,84, ou seja, fatores genéticos explicam de 50 a 84% da variação populacional em IMC. Existem diferenças claras na suscetibilidade à obesidade entre indivíduos expostos ao mesmo ambiente obesogênico, implicando, portanto, fatores de risco genético importantes. Diversos polimorfismos de variantes estruturais, sequências repetitivas e polimorfismos de base individual no genoma humano tem sido mapeados nos últimos anos afetando a expressão de genes fisicamente próximos envolvidos no mecanismo da patologia da obesidade. Embora cada associação marcador-fenótipo individualmente explique pequena proporção da variação observada com resultados variáveis em diferentes populações, e sem uma utilidade clara em contextos clínicos, abordagens de predição genômica utilizando o efeito cumulativo de múltiplos marcadores genéticos têm apresentado eficiência na construção de modelos preditivos de risco de obesidade. A análise conjunta do efeito agregado de um grande número de variantes em modelos poligênicos recentemente demonstrou sucesso para a construção de um escore poligênico amplo do genoma (genome-wide polygenic score) baseado em 2,1 milhões de SNPs que fornece uma métrica de susceptibilidade herdada para obesidade. Essa nova abordagem muda o paradigma no potencial de utilização de estudos de associação na prática médica. No lugar de considerar o efeito de cada gene ou marcador individualmente, passa-se a utilizar o efeito combinado de muitos marcadores e genes associados para quantificar a suscetibilidade herdada à obesidade, oferecendo novas oportunidades para prevenção clínica. Neste projeto que envolve a efetiva geração de dados genéticos, associações previamente descritas entre variantes estruturais em oito genes, a maioria ainda pouco ou não estudada na população brasileira, serão inicialmente avaliadas individualmente em uma abordagem caso-controle em uma amostra inicial de 240 indivíduos brasileiros. Com base na literatura de estudos de associação de polimorfismos de sequências simples repetidas (STR e VNTRs), foram selecionados oito marcadores localizados próximos a genes que demonstraram ter associação significativa com a patologia de obesidade em diferentes populações humanas conforme uma recente revisão bibliográfica do tema. Os genes são: Leptin gene (LEP); Interleukin-1 receptor antagonist gene (IL1RA); Endothelial nitric oxide synthase gene (eNOS/NOS3); Monoamine oxidase A gene (MAOA); Leptin receptor gene (LEPR); Dopamine transporter gene (SLC6A3/DAT1); Melanocortin 4 receptor gene (MC4R) e Proopiomelanocortin gene (POMC). Sequências de iniciadores da reação de PCR foram obtidos da literatura e serão sintetizados com marcação fluorescência para posterior detecção automatizada Com base nos genótipos levantados aos 8 marcadores, um modelo preditivo de risco de obesidade será construído e testado com base em tratamentos estatísticos multivariados (ex. redes neurais, BLUP, machine learning) da análise combinada dos dados aos marcadores nos oito genes. Essa análise será realizada a partir da otimização de um sistema multiplex de PCR para a genotipagem simultânea de marcadores nos genes selecionados por meio de uma colaboração e co-orientação científica sem fins lucrativos com a equipe do Laboratório Heréditas Tecnologia em análise de DNA. A possibilidade de desenvolver um escore poligênico com capacidade preditiva do risco de obesidade poderá ajudar na: (i) identificação de indivíduos em risco que poderiam se beneficiar de intervenção médica, (ii) na avaliação dos resultados dos atuais tratamentos para obesidade e (iii) na personalização da abordagem clínica da obesidade.
Equipe: 1 - RINALDO WELLERSON PEREIRA - Pesquisador Interno
Orçamento Aprovado: Bolsas R$ 134.400,00 Material de Consumo R$ 2.000,00 Valor Total R$ 136.400,00