Behavioral and synaptic circuit analysis in models of neuropsychiatric disorders: Dissecting the in vivo role of the postsynaptic density proteins nArgBP2 and Shank3 using genetic engineered mice

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Cellular reprogramming strategies for degenerative disorders involving the retinal pigment epithelium

RESUMO: A reprogramação celular permite que uma célula somática seja reprogramada para outra célula diferente através da expressão forçada de factores de transcrição (FTs) específicos de determinada linhagem celular, e constitui uma área de investigação emergente nos últimos anos. As células somáticas podem ser experimentalmente manipuladas de modo a obter células estaminais pluripotentes induzidas (CEPi), ou convertidas directamente noutro tipo de célula somática. Estas descobertas inovadoras oferecem oportunidades promissoras para o desenvolvimento de novas terapias de substituição celular e modelos de doença, funcionando também como ferramentas valiosas para o estudo dos mecanismos moleculares que estabelecem a identidade celular e regulam os processos de desenvolvimento. Existem várias doenças degenerativas hereditárias e adquiridas da retina que causam deficiência visual devido a uma disfunção no tecido de suporte da retina, o epitélio pigmentar da retina (EPR). Uma destas doenças é a Coroideremia (CHM), uma doença hereditária monogénica ligada ao cromossoma X causada por mutações que implicam a perda de função duma proteína com funções importantes na regulação do tráfico intracelular. A CHM é caracterizada pela degenerescência progressiva do EPR, assim como dos foto-receptores e da coróide. Resultados experimentais sugerem que o EPR desempenha um papel importante na patogénese da CHM, o que parece indicar uma possível vantagem terapêutica na substituição do EPR nos doentes com CHM. Por outro lado, existe uma lacuna em termos de modelos in vitro de EPR para estudar a CHM, o que pode explicar o ainda desconhecimento dos mecanismos moleculares que explicam a patogénese desta doença. Assim, este trabalho focou-se principalmente na exploração das potencialidades das técnicas de reprogramação celular no contexto das doenças de degenerescência da retina, em particular no caso da CHM. Células de murganho de estirpe selvagem, bem como células derivadas de um ratinho modelo de knockout condicional de Chm, foram convertidos com sucesso em CEPi recorrendo a um sistema lentiviral induzido que permite a expressão forçada dos 4 factores clássicos de reprogramação, a saber Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Estas células mostraram ter equivalência morfológica, molecular e funcional a células estaminais embrionárias (CES). As CEPi obtidas foram seguidamente submetidas a protocolos de diferenciação com o objectivo final de obter células do EPR. Os resultados promissores obtidos revelam a possibilidade de gerar um valioso modelo de EPR-CHM para estudos in vitro. Em alternativa, a conversão directa de linhagens partindo de fibroblastos para obter células do EPR foi também abordada. Uma vasta gama de ferramentas moleculares foi gerada de modo a implementar uma estratégia mediada por FTs-chave, seleccionados devido ao seu papel fundamental no desenvolvimento embrionário e especificação do EPR. Conjuntos de 10 ou menos FTs foram usados para transduzir fibroblastos, que adquiriram morfologia pigmentada e expressão de alguns marcadores específicos do EPR. Adicionalmente, observou-se a activação de regiões promotoras de genes específicos de EPR, indicando que a identidade transcricional das células foi alterada no sentido pretendido. Em conclusão, avanços significativos foram atingidos no sentido da implementação de tecnologias de reprogramação celular já estabelecidas, bem como na concepção de novas estratégias inovadoras. Metodologias de reprogramação, quer para pluripotência, quer via conversão directa, foram aplicadas com o objectivo final de gerar células do EPR. O trabalho aqui descrito abre novos caminhos para o estabelecimento de terapias de substituição celular e, de uma maneira mais directa, levanta a possibilidade de modelar doenças degenerativas da retina com disfunção do EPR numa placa de petri, em particular no caso da CHM.---------------ABSTRACT: Cellular reprogramming is an emerging research field in which a somatic cell is reprogrammed into a different cell type by forcing the expression of lineage-specific transcription factors (TFs). Cellular identities can be manipulated using experimental techniques with the attainment of pluripotency properties and the generation of induced Pluripotent Stem (iPS) cells, or the direct conversion of one somatic cell into another somatic cell type. These pioneering discoveries offer new unprecedented opportunities for the establishment of novel cell-based therapies and disease models, as well as serving as valuable tools for the study of molecular mechanisms governing cell fate establishment and developmental processes. Several retinal degenerative disorders, inherited and acquired, lead to visual impairment due to an underlying dysfunction of the support cells of the retina, the retinal pigment epithelium (RPE). Choroideremia (CHM), an X-linked monogenic disease caused by a loss of function mutation in a key regulator of intracellular trafficking, is characterized by a progressive degeneration of the RPE and other components of the retina, such as the photoreceptors and the choroid. Evidence suggest that RPE plays an important role in CHM pathogenesis, thus implying that regenerative approaches aiming at rescuing RPE function may be of great benefit for CHM patients. Additionally, lack of appropriate in vitro models has contributed to the still poorly-characterized molecular events in the base of CHM degenerative process. Therefore, the main focus of this work was to explore the potential applications of cellular reprogramming technology in the context of RPE-related retinal degenerations. The generation of mouse iPS cells was established and optimized using an inducible lentiviral system to force the expression of the classic set of TFs, namely Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc. Wild-type cells, as well as cells derived from a conditional knockout (KO) mouse model of Chm, were successfully converted into a pluripotent state, that displayed morphology, molecular and functional equivalence to Embryonic Stem (ES) cells. Generated iPS cells were then subjected to differentiation protocols towards the attainment of a RPE cell fate, with promising results highlighting the possibility of generating a valuable Chm-RPE in vitro model. In alternative, direct lineage conversion of fibroblasts into RPE-like cells was also tackled. A TF-mediated approach was implemented after the generation of a panoply of molecular tools needed for such studies. After transduction with pools of 10 or less TFs, selected for their key role on RPE developmental process and specification, fibroblasts acquired a pigmented morphology and expression of some RPE-specific markers. Additionally, promoter regions of RPE-specific genes were activated indicating that the transcriptional identity of the cells was being altered into the pursued cell fate. In conclusion, highly significant progress was made towards the implementation of already established cellular reprogramming technologies, as well as the designing of new innovative ones. Reprogramming into pluripotency and lineage conversion methodologies were applied to ultimately generate RPE cells. These studies open new avenues for the establishment of cell replacement therapies and, more straightforwardly,raise the possibility of modelling retinal degenerations with underlying RPE defects in apetri dish, particularly CHM.

National suicide prevention strategy for Afghanistan (NSPS)

RESUMO: Do suicídio no Afeganistão é uma prioridade de saúde pública. O Afeganistão é um país de baixo rendimento, emergindo de três décadas de conflitos. Há uma alta prevalência de sofrimento psicológico, perturbações mentais e abuso de substâncias. Existem várias questões sociais, tais como, desequilíbrio/violência de género, pobreza, atitudes e costumes obsoletos, rápidas mudanças sócio-culturais, violação dos direitos humanos e especialmente dos direitos das mulheres e das crianças. Estes fatores de risco contribuem para o aumento da vulnerabilidade da população em relação ao suicídio. A relativa alta taxa de suicídio no Afeganistão é especialmente significativa comparada com as taxas baixas em todos os países islâmicos. Os estudos mostraram predominância de suicídio nas mulheres (95%) e em pessoas jovens. Existe, por isso, uma necessidade urgente do país ter uma estratégia de prevenção do suicídio. A estratégia foi desenvolvida pela criação de um grupo técnico/ de assessoria multi-sectorial de diferentes intervenientes tais como governo, ONGs, agências doadoras, as famílias das vítimas e outraas partes interessadas. A estratégia baseia-se os seguintes valores chave:, respeito pelas diversidades; sensibilidade para as questões sócio-cultura-religiosa e de género; promoção da dignidade da sociedade; respeito pelos direitos humanoss.. Os 'seis pontos estratégicos' são: envolvimento das principais partes interessadas e criação de colaboração intersectorial coordenada; fornecimento de cuidados às pessoas que fazem tentativas de suicídio e às suas famílias; melhoria dos serviços para pessoas com doença mental e problemas psicossociais; promover uma comunicação e imagem adequada dos comportamentos suicidas, pelos meios de comunicação; reduzir o acesso aos meios de suicídio e coligir informação sobre as taxas de suicídio, os fatores de risco, os fatores protetores e as intervenções eficazes. A estratégia nacional de prevenção do suicídio será inicialmente implementada por 5 anos, com uma avaliação anual do plano de acção para entender os seus pontos fortes e limitações. Recomendações e sugestões serão incorporadas nos próxima planos anuais para uma intervenção eficaz. Um sistema de monitorização irá medir o progresso na implementação da estratégia.-----------------------------ABSTRACT: Suicide in Afghanistan is a public health priority. Afghanistan is a low-income country, emerging from three decades of conflicts. There is high prevalence of mental distress, mental disorders and substance abuse. There are multiple social issues, such as gender imbalance/violence, poverty, obsolete attitudes and customs, rapid social-cultural changes, human right violations, and especially women and children rights. These risk factors contribute to increase the vulnerability of the population for suicide. The relative high rate of suicide in Afghanistan is especially significant as the rates are low in all Islamic countries. Research studies have shown predominance of suicide in women (95%) and in young age people. There is an urgent need for the country to have a suicide prevention strategy. The strategy has been developed by establishing a multi-sectoral technical/advisory group of different stakeholders from government, NGOs, donor agencies, victim’s families, and interested parties. The strategy is based on the following key values, namely, respect for diversities; sensitiveness to socio-culture-religious and gender issues; promotion of the society dignity and respect for the human rights of people. The six ‘Strategic directions’ are: involving key stakeholders and creating coordinated inter-sectoral collaboration; providing after care for people making a suicide attempt and their families; improving services for people with mental disorders and psycho-social problems; promoting the safe reporting and image of suicidal behaviour by media; reducing access to the means of suicide and gathering information about suicide rates, risk factor, protective factors and effective interventions. The National Suicide Prevention Strategy will be initially implemented for 5 years, with an annual evaluation of the action plan to understand the strengths and limitations. Recommendations and suggestions will be incorporated into the next annual plans for effective intervention. A monitoring framework will measure progress in implementing the strategy.