Neurogenesis and schizophrenia: molecular association study

A esquizofrenia (EZ) é uma das doenças neuropsiquiátricas mais prevalentes, afetando cerca de 1% da população ao redor do mundo, sendo caracterizada pela presença de delírios, alucinações, disfunção cognitiva e apatia, entre outros. Dentre as hipóteses que procuram explicar as bases biológicas da EZ, a que tem tido um maior embasamento e credibilidade é a Hipótese do Neurodesenvolvimento, que afirma que a EZ é uma desordem de desenvolvimento do sistema nervoso central, originada nos estágios intermediários da vida intra-uterina. Ao mesmo tempo o envolvimento de componentes genéticos em EZ é fortemente sugerido, principalmente por estudos envolvendo gêmeos e famílias. Uma série de estudos de ligação, realizados com famílias contendo indivíduos afetados, têm apontado para diferentes locos cromossômicos que devem estar associados à EZ. Enquanto tais estudos sugerem locos candidatos, a descoberta dos genes envolvidos com a doença, mapeados nestes locos, trará grande progresso ao estudo da genética da EZ. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi analisar a possível associação entre polimorfismos em genes envolvidos com neurodesenvolvimento, mapeados em locos importantes sugeridos por estudos de ligação, e a EZ. Após uma série de análises in silico e validações in vitro, um total de 41 polimorfismos, mapeados em 39 genes candidatos, foram selecionados neste estudo. Estes polimorfismos foram genotipados em amostras de DNA, obtidas de 200 pacientes esquizofrênicos e 200 controles da população Brasileira. Uma análise individual das freqüências genotípicas e alélicas de cada polimorfismo identificou quatro polimorfismos como associados à EZ, mapeados nos genes AKT1, MAP1B, FZD3, e NUMBL. Em seguida, esses quatro polimorfismos foram analisados em um segundo set amostral, composto por amostras de DNA de casos e controles Dinamarqueses, de forma a tentar replicar os achados com a amostra Brasileira. Para dois destes polimorfismos (NUMBL e FZD3) observamos uma tendência de associação na amostra dinamarquesa, o que reforça o possível envolvimento destes polimorfismos com a EZ. Avançamos na caracterização haplotípica do SNP de FZD3 em amostras do Brasil e da Dinamarca e também investigamos as conseqüências funcionais deste SNP, utilizando ensaios de gene-repórter em duas diferentes linhagens celulares. Por fim, uma análise multilocus preliminar, utilizando o método set association, foi realizada para os marcadores bialélicos por nós avaliados (SNPs e indels), a fim de identificar a existência de um set de genes que estivessem contribuindo em conjunto para a etiologia da EZ. Os resultados dessa análise apontaram para o efeito aditivo de 5 genes para a etiologia da EZ: FZD3, AKT1, MAP1B, SEMA6C e ADAM28. Os genes encontrados em nosso estudo como associados à EZ, tanto pela análise individual quanto pela análise multilocus, se encontram envolvidos direta ou indiretamente com as vias sinalizadoras de WNT e NOTCH, sugerindo o envolvimento destas duas vias sinalizadoras para a etiologia da doença.Schizophrenia (SZ) is one of the most prevalent neuropsychiatry disorders, affecting about 1% of the world\'s population. SZ is characterized by the presence of delirium, hallucinations, cognitive dysfunction, apathy, etc. Among the hypotheses that try to explain the biological basis of SZ, the Neurodevelopment Hypothesis is one of the most accepted. This hypothesis states that SZ is a neurodevelopment disorder, originated during intermediate stages of the intrauterine life. On the other hand, the involvement of genetic components in the etiology of SZ has been suggested by twin and family studies. A series of linkage studies pointed different genomic loci associated with the disease. While these studies suggest candidate loci, the determination of which genes/genetic alterations inside these loci are involved with the disease will bring great progress to the study of SZ genetics. The objective of this study was to analyze the possible associations between DNA polymorphisms in genes related to neurodevelopment and mapped to genomic loci previously associated with SZ. After a series of in silico and experimental analysis, a total of 41 polymorphisms, mapped to 39 candidate genes, were selected for analysis. These polymorphisms were genotyped in DNA samples obtained for 200 SZ patients and paired 200 controls from the Brazilian population. An individual analysis of the genotypic and allelic frequencies of each polymorphism identified 4 polymorphisms as associated with SZ, mapped in the AKT1, MAP1B, FZD3, and NUMBL genes. These four polymorphisms were then analyzed in a second set of samples, derived from Danish cases and controls. A trend for association was observed for two of these polymorphisms (FZD3 and NUMBL), reinforcing their putative association with EZ. Haplotipic analysis was performed for the FZD3 SNP and its functional consequences were confirmed in two different cell lines by using gene reporter assays. Finally, multilocus analysis, performed by the use of the set association method, pointed to an additive effect of 5 genes contributing to the etiology of SZ: FZD3, AKT1, MAP1B, SEMA6C e ADAM28. All the genes pointed by our study as associated with SZ, by both the individual and the multilocus analysis, are directly or indirectly involved in the WNT and NOTCH pathways, which strongly suggests the involvement of these pathways in the etiology of SZ