Genetics and amyotrophic lateral sclerosis : study of microRNAs and ATXN2 gene

Orientadores: Marcondes Cavalcante França Junior, Danyella Barbosa DoginiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: Introdução: A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada por acometimento do primeiro e do segundo neurônio motor que resulta em paralisia progressiva e morte. Não há teste diagnóstico para a ELA e há pouca informação sobre as características genéticas da mesma no Brasil. Objetivos: o objetivo do primeiro estudo foi avaliar os miRNAS como ferramenta diagnóstica e prognóstica, enquanto que o objetivo do segundo foi analisar se as expansões repetidas de CAG de tamanho intermediário no gene ATXN2 aumentam o risco para desenvolver ELA no Brasil como ocorre em outras populações. Métodos: O perfil de expressão dos miRNAS no músculo foi avaliado usando uma plataforma array e em seguida avaliamos a expressão plasmática de miRNAS candidatos em um conjunto de 39 pacientes provenientes do ambulatório da Unicamp e 39 controles. Empregamos generalized estimating equations para investigar as correlações com os dados clínicos. No estudo do gene ATXN2, selecionamos 459 pacientes com ELA (372 ELA esporádica ¿ ELAs e 87 ELA familiar ¿ ELAf) e 468 controles de seis centros brasileiros. Foi realizada reação em cadeia da polimerase (PCR) para determinar o comprimento dos alelos ATXN2. Os produtos de PCR foram resolvidos usando eletroforese capilar no sequenciador capilar ABI 3500 xl. Resultados: Identificamos 11 miRNAS diferencialmente expressos no músculo de pacientes com ELA; destes, os miR-424, miR-214 e miR-206 foram validados por qPCR em tecido muscular. No plasma, encontramos somente os miR-424 e miR-206 hiperexpressos. A expressão basal do miR-424 e do miR-206 correlacionou-se negativamente com a deterioração clínica dos pacientes ao longo do tempo. O segundo estudo, mostrou que as expansões de poliglutamina de comprimento intermediário ATXN2 maiores que 26 repetições foram associadas a um risco aumentado de desenvolver ELA (odds ratio = 2.56, 95%CI: 1.29 ¿ 5.08, p=0.005). Conclusões: miR-424 e o miR-206 são potenciais marcadores diagnósticos e prognósticos para ELA e que as expansões de repetição CAG de comprimento intermediário no gene ATXN2 desempenham um papel importante na patogênese da ELA também na população brasileiraAbstract: Introduction: Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by upper and lower motor neuron damage resulting in progressive paralysis and death. There is no definite diagnostic test for the disease and little is known about the genetic profile of ALS in Brazil as it occurs in other populations. Objectives: We performed two studies and the objective of the first study was to evaluate miRNAS as a diagnostic and prognostic tool in the disease, whereas the objective of the second study was to evaluate if intermediate-length CAG repeat expansions in the ATXN2 gene increased the risk for ALS in Brazil. Methods: Expression profile of miRNAs in muscle was evaluated using an array platform. Subsequently we assessed the plasmatic expression of candidate miRNAs in a set of 39 patients/39 controls from Neuromuscular Outpatient Clinic at UNICAMP hospital. We employed generalized estimating equations to investigate correlations with clinical data. In the study of the ATXN2 gene, we selected 459 patients with ALS (372 sporadic ALS and 87 familiar ALS) and 468 control subjects from six Brazilian centers. Polymerase chain reaction (PCR) was performed to determine the length of the ATXN2 alleles. PCR products were resolved using capillary electrophoresis on ABI 3500 xl capillary sequencer. Results: We identified 11 miRNAs differentially expressed in the muscle of ALS patients; of these, miR-424, miR-214 and miR-206 were validated by qPCR in muscle samples. In plasma, we found only miR-424 and miR-206 to be overexpressed. Baseline expression of miR-424 and miR-206 correlated negatively with clinical deterioration over time. In the second study, we found that ATXN2 intermediate-length polyglutamine expansions larger than 26 repeats were associated with an increased risk for ALS (odds ratio = 2.56, 95%CI: 1.29 ¿ 5.08, p=0.005). Conclusions: miR-424 and miR-206 are potential prognostic markers for ALS and that intermediate-length CAG repeat expansions in ATXN2 play an important role in the pathogenesis of ALS also in the Brazilian populationDoutoradoNeurologiaDoutora em Ciências470428/2011-2CNP