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Tipo do documento: Tese
Título: Células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) de indivíduos com displasia cortical focal do tipo Taylor : buscando a compreensão da patogênese durante o processo de neurodiferenciação
Autor: Majolo, Fernanda 
Primeiro orientador: Machado, Denise Cantarelli
Resumo: As Malformações do Desenvolvimento Cortical (MDC) reúnem uma ampla gama de patologias do Sistema Nervoso Central (SNC) relacionadas a um complexo processo de formação do córtex. A Displasia Cortical Focal (DCF), tipo comum de MDC, é relatada como a lesão cerebral estrutural mais frequente encontrada em crianças com epilepsia refratária ao tratamento medicamentoso submetidas à cirurgia. O tratamento cirúrgico, com a ressecção completa da lesão displásica, é capaz de cessar a convulsão resistente a drogas antiepiléticas, melhorando a qualidade de vida do indivíduo e diminuindo a morbidade. A DCF é caracterizada por múltiplos tipos de alterações tanto na arquitetura cortical quanto em anormalidades citológicas e sua patogênese ainda é desconhecida. Em 2004, Palmini e colaboradores classificaram as DCF de acordo com observações na substância branca e na arquitetura da camada cortical. A DCF do tipo Taylor é caracterizada por uma desorganização laminar e neurônios displásicos, comprometendo a organização do córtex em seis camadas histológicas tradicionalmente conhecidas. A compreensão dos mecanismos de ação das doenças neurológicas tem envolvido o uso de modelos animais. Porém, no caso do desenvolvimento cerebral das síndromes epilépticas muitas décadas de estudo não conseguiram fornecer uma visão conclusiva sobre seus mecanismos. Modelar doenças neurológicas é especialmente atraente para aplicação das células pluripotentes induzidas (iPSCs), possibilitando derivar neurônios específicos do próprio paciente para estudos in vitro, contribuindo para a investigação da doença. O objetivo do presente estudo foi investigar as possíveis diferenças na neurogênese e neurodiferenciação de iPSCs a partir de fibroblastos de indivíduos acometidos pela DCF do tipo Taylor e indivíduos normais. As iPSCs foram geradas a partir de fibroblastos de pele de dois indivíduos displásicos e dois indivíduos saudáveis, para compor o grupo controle. A reprogramação se deu através da exposição dos fibroblastos a vetores virais contendo os genes OCT4, KLF4, SOX2, e c-MYC e os clones gerados foram caracterizados por imunohistoquímica. As células iPSCs foram neurodiferenciadas e analisadas nos períodos de 14, 22 e 35 dias. Também foram analisados o tecido cerebral, fibroblastos e células iPSCs dos indivíduos. Através de qRT-PCR, a expressão de 14 genes envolvidos no processo de neurodiferenciação foram quantificados. Estes genes estão associados a migração e diferenciação neural, 6 aspectos sinápticos e sinalização Notch. Ambos os indivíduos foram diagnosticados com DCF do tipo Taylor, mais especificadamente, do tipo IIb. No geral, os indivíduos displásicos apresentaram alterações na quantificação relativa na maioria dos genes analisados comparados aos indivíduos controle, em todos os processos e grupos de estudo (fibroblastos, tecido cerebral, iPSCs e células neurodiferenciadas). Os genes envolvidos nos processos de migração e diferenciação neural, aspectos sinápticos e sinalização Notch apresentaram expressões bastante alteradas nos indivíduos displásicos, com o início da maioria dos processos precoces, antes do período fisiologicamente típico. A partir dos resultados encontrados, podemos inferir que durante o período embrionário, no processo de neurogênese e neurodiferenciação, indivíduos acometidos pela doença, possivelmente possuem neuroblastos mais sensíveis a estímulos, apresentando diferenças no desenvolvimento do Sistema Nervoso. Essas alterações podem estar diretamente relacionadas com a formação do cérebro displásico. Este trabalho amplia a compreensão do neurodesenvolvimento embrionário, abrindo portas para futuras investigações de forma mais aprofundada sobre o envolvimento e influência de cada um dos genes analisados na patogênese da DCF, bem como em cada mecanismo de ação envolvido na formação do cérebro.
Abstract: Malformations of cortical development (MDC) include a wide spectrum of Central Nervous System (CNS) disorders related to a complex process of cortex formation. Focal Cortical Dysplasia (FCD), a common type of MDC, is reported as the most frequent structural brain lesion found in children with refractory epilepsy to drug treatment undergoing surgery. Surgical treatment, with complete resection of the dysplastic lesion, is able to stop the seizure resistant to antiepileptic drugs, improving the individual's quality of life and reducing morbidity. FCD is characterized by multiple types of alterations both in cortical architecture and in cytologic abnormalities and it’s pathogenesis is still unknown. In 2004, Palmini et al. classified DCF according to white matter and cortical layer architecture. Taylor-type FCD is characterized by cortical laminar disorganization and dysplastic neurons, compromising the organization of the cortex into six-layered traditionally known. Understanding the mechanisms of action of neurological diseases has involved the use of animal models. However, in the case of brain development of epileptic syndromes, many decades of study have failed to provide a conclusive insight of their mechanisms. Modeling neurological diseases is especially attractive for the application of induced pluripotent stem cells (iPSCs), making possible to derive specific neurons for in vitro studies, contributing to the investigation of the disease. The aim of the present study was to investigate the possible differences in neurogenesis and neurodifferentiation of iPSCs from fibroblasts of individuals affected by Taylor-type FCD and normal individuals. iPSCs were generated from skin fibroblasts of two FCD individuals and two healthy individuals, to form the control group. The reprogramming was done through the fibroblasts exposure to viral vectors containing the OCT4, KLF4, SOX2, and c-MYC genes and the clones were characterized by immunohistochemistry. iPSCs were neurodifferentiated and analyzed at the 14th, 22nd and 35th days. We also analyzed the brain tissue, fibroblasts and iPSCs cells from the individuals. Through qRT-PCR, the expression of 14 genes involved in the neurodifferentiation process were quantified. These genes are associated to neural migration and differentiation, synaptic aspects and Notch signaling. Both individuals were diagnosed with Taylor-type FCD, more specifically, type IIb. In general, individuals with dysplasia presented alterations in the relative quantification in the most genes analyzed compared to control individuals in all processes and study groups (fibroblasts, brain tissue, iPSCs 8 and neurodifferentiated cells). The genes involved in the neural migration and differentiation processes, as well as synaptic aspects and Notch signaling presented quite altered expressions in dysplastic individuals, with the beginning of the majority processes early, before the physiologically typical period. From the found results, we can infer that during the embryonic period, in the neurogenesis and neurodifferentiation process, individuals affected by the disease, possibly presents neuroblasts more sensitive to stimulus, presenting differences in the development of the Nervous System. These changes may be directly related to dysplastic brain development. This work extends the understanding of embryonic neurodevelopment, open up opportunities to further investigations of the involvement and influence of each genes analyzed in the pathogenesis of FCD, as well as in each mechanism of action involved in the brain development.
Palavras-chave: iPSCs
Displasia Cortical Focal do Tipo Taylor
Patogênese
Área(s) do CNPq: CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Sigla da instituição: PUCRS
Departamento: Escola de Medicina
Programa: Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Restrição de acesso: Trabalho será publicado como artigo ou livro
Prazo para liberar texto completo: 60 meses
Data para liberar texto completo: 28/03/2023
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/7909
Data de defesa: 11-Jan-2018
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde

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