A seleção natural de Darwin na eliminação do cromossomo extra numerário em Síndrome de Down - Biologia Molecular

Recent molecular advances and aspects of clinical genetics in Down syndrome

REPROGRAMAÇÃO DE CÉLULAS TRONCO PARA CRIAÇÃO DE ÓRGÃOS FUNCIONAIS - IN VITRO.

As ferramentas da Biologia Molecular no diagnóstico de fronteira

Diagnóstico Molecular das Doenças Neurodegenerativas

Os avanços do conhecimento científico, nos últimos anos, nas áreas da Genética e da Neurociência, têm modificado, de forma progressiva, o uso de ferramentas moleculares que permitem a identificação pré e pós-sintomática de doenças neurodegenerativas e têm gerado perspectivas de novas possibilidades terapêuticas. O diagnóstico molecular consiste na avaliação da estrutura dos componentes do DNA (ácido desoxirribonucléico), presente na maioria das células do nosso organismo. As alterações nesta molécula podem ser de diferentes extensões, como a perda de grandes porções do DNA, a simples troca de um de seus componentes ou outros rearranjos mais complexos. Em decorrência de uma mutação, um gene pode deixar de exercer a sua função ou adquirir funções distintas da original, levando ao aparecimento de doenças. Com relação à investigação molecular, as doenças neurodegenerativas podem ser classificadas em dois grupos distintos: aquelas cujas ferramentas moleculares possibilitam identificar alterações em genes que são reconhecidas como causadoras da patologia (doenças associadas à instabilidade de repetições trinucleotídicas e Doença de Tay-Sachs) e aquelas, cuja investigação do DNA permite somente identificar marcadores biológicos de susceptibilidade à doença (Doença de Parkinson, Doença de Alzheimer e Esclerose Múltipla).

Doenças associadas à instabilidade de repetições trinucleotídicas

Estas doenças constituem um grupo de neuropatias hereditárias clinicamente heterogêneas, cujo mecanismo mutacional consiste na amplificação de pequenas seqüências repetidas do DNA, o que faz com que os genes correspondentes aumentem de tamanho. Estas expansões levam os genes a produzirem proteínas anormais, as quais assumem uma função neurotóxica, que gera a perda progressiva dos neurônios do sistema nervoso central. A herança de repetições instáveis causa várias desordens neurológicas humanas que incluem a doença de Huntington (HD), a atrofia dentatorubral-palidoluisiana (DRPLA)/síndrome de Haw-River, a atrofia muscular espinobulbar (SBMA), a ataxia de Friedreich e as ataxias espinocerebelares dos tipos 1, 2, 6, 7 e 12 (SCA1, SCA2, SCA6, SCA7 e SCA12, respectivamente) e do tipo 3 (SCA3), também conhecida como doença de Machado-Joseph (DMJ). Em grande parte destas doenças ocorre uma relação linear inversa entre o número de repetições e a idade de manifestação dos sintomas da doença, muitas vezes associado ao fenômeno de antecipação genética, que consiste na manifestação mais severa e precoce da doença com o passar dasgerações. Com exceção da SBMA e da ataxia de Friedreich, todas as outras doenças possuem padrão de herança autossômico dominante, o que significa que indivíduos de ambos os sexos são igualmente afetados e o risco de um (a) filho (a) de um indivíduo afetado apresentar a doença é de 50%. O diagnóstico molecular conclusivo é realizado através da determinação do número de repetições anormais presente no gene associado à doença. Com relação às ataxias espinocerebelares, o uso de ferramentas moleculares possibilita também a diferenciação entre as diversas formas, tendo em vista que o diagnóstico realizado somente com base clínica se torna muito dificultado em virtude da sobreposição dos sinais sugestivos.

Doença de Tay-Sachs

A doença de Tay-Sachs é uma doença neurodegenerativa progressiva rara e fatal até os 5 anos de idade, causada por um defeito no gene da hexosaminidase, enzima responsável pelo metabolismo de lipídeos do sistema nervoso central. A doença possui herança autossômica recessiva, o que significa dizer que indivíduos de ambos os sexos são igualmente propensos a apresentar a doença e que, na maioria das vezes, as crianças afetadas são filhas de um casal no qual tanto o pai quanto a mãe possuem uma de suas duas cópias do gene defeituosa. Desta forma, o diagnóstico molecular permite não somente a confirmação do diagnóstico bioquímico nos indivíduos afetados, realizado pela dosagem enzimática, como também o aconselhamento genético de casais de transmissores. No caso da Doença de Alzheimer, da Doença de Parkinson e da Esclerose Múltipla, o conhecimento científico e as metodologias disponíveis, até o momento, permitem somente a identificação de marcadores genéticos de predisposição, ou seja, alterações em genes que podem ter um envolvimento direto ou indireto com a doença, mas que não são os únicos fatores capazes de desencadear a desordem.

Doença de Alzheimer

Os primeiros genes associados ao desenvolvimento da doença de Alzheimer foram os da proteína precursora do amilóide (PPA) e o da proteína apolipoproteína E (APOE). O PPA está localizado no cromossomo 21, e produz a fonte da proteína beta-amilóide, constituinte primário das placas amilóides que se depositam em grande quantidade no cérebro das pessoas com a doença de Alzheimer. Já o APOE, que intervém no processamento do colesterol, está situado no cromossomo 19 e tem três formas comuns: APOE-e2; APOE-e3 e APOE-e4. Estudos populacionais têm demonstrado uma preponderância da forma APOE-e4 em pessoas afetadas pela doença de Alzheimer de diferentes etnias. Recentemente, vários outros genes, dentre eles o PSEN1, PSEN2, TNF-a, o PSEN1 e o CYP46, todos envolvidos direta ou indiretamente na deposição cerebral das proteínas beta-amilóides, foram reconhecidos dentre os determinantes genéticos para a doença de Alzheimer. Outros fatores de risco para o desenvolvimento da doença de Alzheimer incluem história familiar, idade avançada, exposição física a metais como o alumínio e o zinco, uso de estrogênio (reposição hormonal) e a presença concomitante da Síndrome de Down. A investigação molecular utilizando estes marcadores genéticos para a confirmação do diagnóstico clínico já está disponível em alguns países. [Ver também]

Doença de Parkinson

O mal de Parkinson é uma doença neurológica progressiva, que causa a deterioração das células da região cerebral responsável pelo controle dos movimentos, afetando os movimentos e causando tremores e enrijecimento muscular, geralmente a partir dos 50 anos. Na maioria dos casos de Parkinson, a doença não é hereditária, ou seja, não é transmitida de uma geração a outra. Entretanto, pessoas que tenham algum familiar próximo afetado apresentam susceptibilidade maior a manifestar a doença, apontando para um componente genético. Até o momento, vários genes foram implicados nas diferentes formas da doença de Parkinson, incluindo alterações nos genes da alfa-sinucleina (SNCA), da esterase ubiquitina carboxi terminal L1 (UCHL1) e da parkina, todas associadas às formas familares e alterações no gene da sinfilina-1, associadas aos casos esporádicos. Recentemente, falhas no gene LRRK2 foram reconhecidas como sendo responsáveis por uma porcentagem de casos de mal de Parkinson superior ao encontrado para as outras mutações ligadas à doença. O gene LRRK2 está localizado no cromossomo 12 e é responsável pela produção da proteína dardarina, cuja função ainda não foi elucidada. Além disso, existem evidências de que mutações do DNA mitocondrial também possam contribuir para o desencadeamento dos sintomas. A heterogeneidade de genes envolvidos na manifestação da doença de Parkinson somada à escassez de informações sobre os mecanismos moleculares que levam à desordem, restringe a sua investigação molecular à procura de marcadores de susceptibilidade à doença. [Ver também]

Esclerose Múltipla

A esclerose múltipla é uma doença auto-imune de causa desconhecida, porém com um importante componente genético, o que abre caminhos para que no futuro marcadores genéticos possam ser aplicados no diagnóstico desta condição. Atualmente, os critérios para se estabelecer o diagnóstico da esclerose múltipla são unicamente clínicos. Entretanto, o conhecimento cientifico está sendo direcionado para a identificação de marcadores biológicos, que constitui o primeiro passo para que estratégias de diagnóstico e terapêuticas sejam delineadas. A evolução dinâmica das ferramentas moleculares tem possibilitado não somente diagnosticar com precisão um número cada vez maior de doenças genéticas, como também, detectar indivíduos assintomáticos. Estas pessoas, geralmente, são familiares de indivíduos cujo diagnóstico molecular confirmou a presença de uma mutação específica e, desta forma, apresentam uma predisposição genética aumentada para o desenvolvimento posterior da desordem. Sendo assim, é de extrema importância entender que: 1. Muitos dos exames moleculares disponíveis para a detecção de doenças neurodegenerativas ainda estão em fase de estabelecimento e se torna necessária a realização prévia de amplos estudos populacionais para assegurar a real contribuição dos genes mutantes em particular para o desenvolvimento da doença. Portanto, apesar da diversidade de pesquisas realizadas mundialmente sobre os mecanismos moleculares envolvidos com o desencadeamento das diferentes formas de doenças neurodegenerativas, ainda são escassas as doenças que podem ter o seu diagnóstico firmado através da análise molecular. No Brasil, a situação se torna ainda mais crítica devido ao número restrito de centros que oferecem exames genéticos para as doenças neurodegenerativas. 2. Os exames que usam marcadores moleculares de predisposição sugerem que, caso alguma alteração seja encontrada e, se a mesma estiver associada a outros fatores de risco (história familiar, sinais clínicos, fatores ambientais), o indivíduo terá uma maior probabilidade de desenvolver a doença neurodegenerativa. 3. O diagnóstico molecular pré-sintomático é de extrema importância para o monitoramento precoce dos sinais clínicos indicativos da doença neurodegenerativa, de maneira que medidas profiláticas podem ser direcionadas, minimizando as conseqüências da doença ou até mesmo impedindo a sua manifestação. O diagnóstico pré-sintomático tem trazido implicações éticas, psicológicas e sociais muito peculiares, apontando para a necessidade urgente da interação multidisciplinar de geneticistas, psicólogos e neurologistas visando melhorias na interpretação dos resultados moleculares e de imagens cerebrais, prognóstico, acompanhamento clínico e psicológico regular (pré e pós-exames), terapia e aconselhamento familiar. À medida que cresce nosso conhecimento sobre as causas biológicas que levam às doenças neurodegenerativas, mais perguntas, muitas delas ainda sem respostas, surgem na comunidade científica. Isto é reflexo da complexidade do sistema nervoso, considerado o tecido do corpo humano onde podemos encontrar o maior número de genes em funcionamento. Por isso, deve-se ter em mente que a manutenção do funcionamento de um sistema tão complexo não requer um ou dois genes, mas milhares de genes integrados harmoniosamente sob uma variedade de estímulos ambientais. Em contraste, o mau funcionamento de um único gene, por mais simples que seja, pode interromper este balanço e gerar um efeito catastrófico.