Luciana Constantino | Agência FAPESP – Utilizando uma técnica de sequenciamento de células únicas, pesquisadores brasileiros construíram o primeiro atlas celular da displasia cortical focal (DCF) – uma malformação do córtex cerebral que leva à epilepsia resistente a medicamentos. Esses casos são registrados principalmente em crianças e adolescentes, respondendo por até 50% das cirurgias de epilepsia nessa faixa etária.

Com o atlas foi possível caracterizar os diferentes tipos de células presentes na lesão cerebral, determinando quais estão envolvidas na doença. O resultado abre caminhos para o desenvolvimento de novos tratamentos específicos voltados a esse tipo de displasia.

Até hoje os mecanismos moleculares responsáveis por crises de epilepsia em pacientes com DCF são pouco compreendidos. Pessoas com casos graves chegam a ter entre 40 e 50 crises por dia, com perda de sentido e queda. Quando os medicamentos são ineficazes para controlá-las, a opção é a cirurgia, que também pode acarretar riscos, como sequelas na visão, audição e fala.

Neurônios dismórficos (à esquerda) e células em formato de balão (à direita) estão associados à displasia cortical focal (imagens: BRAINN/Unicamp)

Em estudo publicado na revista iScience, os pesquisadores conseguiram mapear em resolução celular tanto as alterações transcrionais – envolvidas no processo de conversão do DNA em RNA mensageiro (a “receita” para a produção de proteínas) – quanto epigenéticas (modificam a expressão gênica por meio de processos bioquímicos, sem alterar a sequência do DNA). Esses mecanismos regulam a forma como os genes são ativados ou desativados para produzir proteínas e outras moléculas funcionais, a chamada expressão gênica.

Além disso, o estudo apontou subpopulações de neurônios, micróglias e astrócitos envolvidas na doença. Esse conjunto de células forma o córtex cerebral e garante o funcionamento, a proteção e a adaptação do sistema nervoso.

Leia o artigo

Isabella C. Galvão, Manuela Lemoine, Lauana A. Messias, Patrícia A.O.R.A. Araújo, Jaqueline C. Geraldis, Clarissa L. Yasuda, Marina K.M. Alvim, Enrico Ghizoni, Helder Tedeschi, Fernando Cendes, Fabio Rogerio, Iscia Lopes-Cendes, Diogo F.T. Veiga. Multimodal single-cell profiling reveals neuronal vulnerability and pathological cell states in focal cortical dysplasia. iScience, Volume 27, Issue 12, 2024. ISSN 2589-0042. doi.org/10.1016/j.isci.2024.111337.

Acessar em iScience

A pesquisa identificou uma população neuronal específica nos pacientes com DCF caracterizada pela expressão do neurofilamento NEFM+ (uma proteína neural), que engloba os chamados neurônios dismórficos. Eles são células anormais encontradas no córtex desses pacientes, responsáveis pelas sinapses alteradas e causam as crises epilépticas.

Já em relação às micróglias (células do sistema imune localizadas no cérebro) foram descobertas duas subpopulações, denominadas CD74+ e CD83+. Elas podem estar ligadas à ativação do sistema imunológico e à neuroinflamação.

“Utilizando uma técnica avançada de gênomica, obtivemos uma visão em nível celular e, portanto, extremamente detalhada dessa malformação do cérebro. Identificamos profundas alterações celulares no córtex desses pacientes, incluindo a perda de neurônios nas camadas superiores, além de astrócitos imaturos e populações de micróglias expandidas nas lesões e associadas à inflamação. Esse atlas celular é de grande importância para entender os mecanismos e buscar terapias específicas, podendo ter como alvo as células identificadas”, explica à Agência FAPESP o biólogo computacional Diogo Veiga, autor correspondente do artigo.

Pesquisador da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas (FCM-Unicamp), Veiga integra a equipe do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP.

No trabalho, iniciado em 2021, o grupo gerou um conjunto de dados compreendendo 61.525 células únicas de 11 amostras clínicas de lesões de displasia cortical focal obtidas de pacientes submetidos a cirurgias e de controles. O sequenciamento de célula única (single-cell) é uma técnica avançada de biologia molecular e permite a análise do material genético (DNA ou RNA) individualmente, proporcionando uma visão detalhada da heterogeneidade celular e revelando características muito mais específicas das lesões estudadas.

Um dos desafios foi analisar a quantidade de dados. “Passamos um bom tempo desenvolvendo o workflow computacional e testando diferentes abordagens para conseguir identificar estas subpopulações associadas à doença”, diz Veiga, que destaca a contribuição de sua orientanda de doutorado Isabella Cotta Galvão, primeira autora do artigo.

O trabalho foi apresentado em eventos nacionais e internacionais, entre eles no simpósio Human Cell Atlas Latin America, realizado em julho de 2024, envolvendo pesquisadores na área de genômica de células únicas.

Para ampliar o conhecimento sobre o tema no Brasil, as pesquisadoras Iscia Lopes-Cendes e Jaqueline Geraldis, ambas da FCM-Unicamp e autoras do artigo, organizaram em novembro último o evento Single-Cell Omic Fusion: Navigating Spatial Omics in Biomedical Research. O workshop marcou o lançamento da Single-Cell e Spatial Omics Brasil, uma comunidade científica dedicada a fomentar a colaboração e o avanço desse campo no país.

Doença neurológica sem cura, a epilepsia afeta cerca de 50 milhões de pessoas no mundo, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). Estima-se que no Brasil sejam 2 milhões de registros. No ano passado, o maior estudo já publicado sobre o assunto no mundo revelou uma espécie de “arquitetura genética” da doença, identificando 26 áreas do genoma ligadas ao distúrbio. O Brasil foi o único representante da América Latina por meio do BRAINN (leia mais em: agencia.fapesp.br/44960).

Próximas fases

Os resultados do estudo foram incluídos no banco de dados celular CellxGene, que faz parte do consórcio Human Cell Atlas. Criado em 2016, o consórcio tem mais de 3 mil integrantes em 99 países, reunindo biólogos, clínicos, tecnólogos, físicos, cientistas computacionais, engenheiros de software e matemáticos.

Com isso, outros grupos podem aproveitar esses dados em suas pesquisas e tentar encontrar tratamentos mais direcionados à displasia cortical focal.

“Esse tipo de compartilhamento de dados é hoje essencial para acelerar o avanço das pesquisas médicas. Estamos disponibilizando dados gerados com dinheiro público, retornando o investimento da sociedade para benefício de todos”, afirma Lopes-Cendes.

Segundo Veiga, seu grupo está agora usando a mesma técnica de célula única para estudar o desenvolvimento do cérebro infantil, além de um outro tipo de displasia, com o objetivo de detectar eventuais similaridades.

A pesquisa também recebeu apoio da FAPESP por meio de outros quatro projetos (19/07382-2; 22/01530-2; 20/06168-4; 19/08259-0).

O artigo Multimodal single-cell profiling reveals neuronal vulnerability and pathological cell states in focal cortical dysplasia pode ser lido em https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(24)02562-8.

06 de outubro de 2021  | por Redação WebContent

O projeto de pesquisa “Integração de tecnologias ômicas para caracterizar biomarcadores epigenéticos em doenças humanas“, dos pesquisadores Diogo Fernando Veiga e Iscia Lopes-Cendes, ambos vinculado ao CEPID BRAINN, está com 03 vagas de pós-graduação abertas.

São 02 oportunidades de bolsa FAPESP de mestrado e 01 de doutorado direto. Veja abaixo informações sobre o projeto e links rápidos para detalhes e inscrições.

SAIBA MAIS SOBRE ESTA PESQUISA!

Pesquisadores do BRAINN recebem financiamento da Chan Zuckerberg Initiative

Estudo obterá informações genéticas de células do cérebro infantil utilizando tecnologias inovadoras e fará parte do Pediatric Networks do consórcio Human Cell Atlas.

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Informações sobre o projeto

O bolsista irá desenvolver workflows para análise de dados de sequenciamento single-cell ATAC-seq e RNA-seq, no âmbito de doenças neurológicas e do projeto de atlas celular do cérebro infantil do Pediatric Human Cell Atlas. O bolsista irá desenvolver suas atividades sob a supervisão dos Drs. Diogo Veiga e Iscia Lopes-Cendes, pesquisadores do BRAINN, o Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia – um dos CEPIDs (Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão) apoiados pela FAPESP, com sede na Universidade Estadual de Campinas (SP).

Perfil desejado: alunos com interesse na área de Biologia Computacional.

Requisitos necessários: conhecimento em linguagens de programação como R ou Python, ótimo nível de inglês (certificado de proficiência a ser apresentado até o fim do primeiro semestre letivo), e capacidade para trabalhar em equipe multidisciplinar.

Inscrições: envie um e-mail para dfveiga@unicamp.br, com o assunto da mensagem “Doutorado em single-cell” com os seguintes documentos: curriculum vitae, histórico escolar, e carta de recomendação.