Ajude-nos a desvendar os segredos do cérebro! Queremos estudar o papel de um gene que conecta o sistema imunológico ao neurodesenvolvimento para entender distúrbios como a esquizofrenia.
Qual é o contexto desta investigação?
Os distúrbios do neurodesenvolvimento, como os distúrbios do espectro do autismo ou a esquizofrenia, afetam o desenvolvimento cerebral e impactam milhões de pessoas em todo o mundo. Estes distúrbios surgem de uma combinação de fatores genéticos e ambientais que alteram o funcionamento cerebral nos estágios iniciais da vida. Pesquisas recentes destacam o envolvimento do sistema imunitário e de um gene pouco estudado (vamos chamá-lo de gene X) no desenvolvimento e funcionamento do cérebro. Contudo, o papel exato deste gene nos processos de neurodesenvolvimento permanece pouco compreendido, criando a necessidade de estudos adicionais.
Qual é a importância deste projeto?
Este projeto visa preencher uma lacuna crítica no nosso entendimento sobre como o gene X influencia o desenvolvimento cerebral. Os distúrbios associados ao desenvolvimento neuronal têm um impacto profundo nos indivíduos, famílias e na sociedade, mas os tratamentos eficazes continuam limitados devido ao conhecimento incompleto das suas causas subjacentes. Ao estudar a função do gene de interesse, esta pesquisa poderá revelar novos alvos terapêuticos para o tratamento destes distúrbios. Além disso, será criada uma linha celular knockout para o gene X, avançando nos métodos de estudo do desenvolvimento cerebral em laboratório.
Quais são os objetivos do projeto?
O objetivo principal deste projeto é compreender como a inativação do gene X afeta o neurodesenvolvimento, utilizando organoides cerebrais derivados de células estaminais humanas.
Iremos usar a tecnologia CRISPR/Cas9 para inativar a função do gene numa linha de células estaminais pluripotentes induzidas humanas (iPSCs). Estas células serão então usadas para cultivar organoides cerebrais, uma estrutura 3D semelhante ao tecido cerebral embrionário. Ao comparar os organoides com e sem o gene, podemos examinar o efeito do gene X nas alterações da composição celular e maturação, formação de camadas corticais, migração neuronal e estrutura sináptica e dendrítica. Por fim, estudaremos as alterações globais na expressão genética para compreender alterações gerais no funcionamento celular.
Sobre o promotor
Carolin no laboratorio
A Dra. Carolin Hoffmann desenvolveu a paixão por aproximar a investigação em saúde mental e física durante os seus estudos na Maastricht University e no Karolinska Institutet. Este interesse levou-a a especializar-se em neuroimunologia, focando-se em como as respostas imunitárias afetam o cérebro em condições como psicose e distúrbios do neurodesenvolvimento.
Durante o seu doutoramento, a Dra. Hoffmann investigou marcadores imunológicos na psicose, adquirindo experiência em métodos de deteção de anticorpos. Continuou este trabalho nos Países Baixos e em Espanha, estudando o impacto das alterações do sistema imunitário na saúde cerebral. Atualmente, na Universidade do Algarve, lidera pesquisas sobre o papel das proteínas imunológicas (chamadas sistema de complemento) em distúrbios psiquiátricos. Os avanços na genética e na tecnologia de organoides motivam o seu esforço para descobrir a base biológica destas doenças.
Com 15 artigos científicos, apresentações em conferências internacionais e vasta experiência na organização de eventos científicos, a Dra. Hoffmann está bem posicionada para liderar este projeto em colaboração com os seus colegas do ABC-Ri.
Para mais informações, consulte o CV completo da Dra. Hoffmann [https://www.cienciavitae.pt/211F-792C-1B73].
Ana no laboratorio
A Ana Gomes é uma estudante de Mestrado em Ciências Biomédicas na Universidade do Algarve, com uma grande paixão por compreender os mecanismos subjacentes aos distúrbios de saúde mental. O seu interesse em neurociências surgiu de experiências pessoais com desafios de saúde mental e de um desejo de contribuir para a investigação em áreas como a esquizofrenia, uma condição que afeta milhões em todo o mundo.
Durante a sua tese de licenciatura, a Ana colaborou com a Dra. Carolin Hoffmann num projeto que investigou a metilação do DNA, um processo que influencia a forma como os genes são utilizados durante o desenvolvimento do cérebro. Este trabalho destacou potenciais ligações entre alterações na metilação do DNA e distúrbios cerebrais como o autismo e a esquizofrenia, inspirando-a a explorar mais profundamente estes mecanismos ocultos. A Ana pretende contribuir para avanços na compreensão e tratamento de condições neuropsiquiátricas e está entusiasmada para realizar a investigação descrita neste projeto como parte do seu projeto de mestrado.
Orçamento e Calendarização
Todo o orçamento solicitado será utilizado para a aquisição de materiais laboratoriais e serviços de sequenciação. Utilizaremos o sistema CRISPR/CAS9 para "eliminar" o gene de interesse do genoma de células estaminais pluripotentes induzidas humanas (iPSCs). Como nem todas as células absorvem o plasmídeo, é necessário selecionar as células para obter os “clones” corretos. O resultado será uma linha de células hiPSC com knockout do gene específico. Estas células serão usadas para cultivar organoides cerebrais, utilizando o STEMdiff™ Cerebral Organoid Kit seguido pelo kit de maturação. Usaremos métodos biomoleculares para analisar os organoides, nomeadamente coloração com anticorpos fluorescentes, observáveis ao microscópio, e qPCR, para medir a expressão de genes específicos. Por fim, recorreremos aos serviços de sequenciação de mRNA para estudar alterações na expressão genética.
Material/Serviço
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Material/Service
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Price
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Design e síntese de sgRNAs e plasmídeo Cas9
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2500
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Reagentes para cultura celular
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2277.5
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Análises biomoleculares
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2200
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Sequenciação de mRNA
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2100
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Taxa da plataforma
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922.5
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Total
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10000
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Cronograma:
- Clonagem: O projeto começará com o design e clonagem do DNA plasmídico para a metodologia CRISPR/CAS9, o que levará cerca de quatro meses.
- Transfeção: Uma linha de células estaminais pluripotentes humanas será transfectada para captar o DNA projetado, e os clones transfectados serão selecionados e analisados, o que levará cerca de três meses. O resultado será uma linha hiPSC com knockout.
- Cultivo de organoides: A linha celular selecionada será usada para cultivar organoides cerebrais, utilizando o STEMdiff™ Cerebral Organoid Kit seguido pelo kit de maturação. Serão cultivados vários lotes, cada um levando 4 meses para maturar.
- Análises biomoleculares: Usaremos métodos biomoleculares para analisar os organoides, nomeadamente coloração com anticorpos fluorescentes, observáveis ao microscópio, e qPCR para medir a expressão de genes específicos. Por fim, recorreremos aos serviços de sequenciação de mRNA para estudar alterações na expressão genética.
- Publicação dos resultados: Os resultados serão resumidos num manuscrito e publicados numa revista científica de acesso aberto. O custo de publicação, entre 1000-5000 €, não está incluído no orçamento, pois o financiamento está disponível através do ABC-Ri e do município de Loulé.
Timeline
Galeria de Imagens
