Os recetores da melatonina como novos alvos de fármacos antidepressivos

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Targeted genome-wide investigation identifies novel SNP's associated with diabetic nephropathy

Loci contributing to complex disease have been identified by focusing on genome-wide scans utilising non-synonymous single nucleotide polymorphisms (nsSNPs). We employed Illumina’s HNS12 BeadChip (13,917 high-value SNPs) which was specifically designed to capture nsSNPs and ideally complements more dense genome-wide association studies that fail to consider many of these putatively functional variants. The HNS12 panel also includes 870 tag SNPs covering the major histocompatibility region. All individuals genotyped in this study were Caucasians with (cases) and without (controls) diabetic nephropathy. About 449 individuals with type 2 diabetes (203 cases, 246 controls) were genotyped in the initial study. 1,467 individuals with type 1 diabetes (718 cases, 749 controls) were genotyped in the follow up study. 11,152 SNPs were successfully analysed and ranked for association with diabetic nephropathy based on significance (P) values. The top ranked 32 SNPs were subsequently genotyped using MassARRAY iPLEX™ and TaqMan technologies to investigate association of these polymorphisms with nephropathy in individuals with type 1 diabetes. The top ranked nsSNP, rs1543547 (P = 10-5), is located in RAET1L, a major histocompatibility class I-related gene at 6q25.1. Of particular interest, multiple nsSNPs within the top ranked (0.2%) SNPs are within several plausible candidate genes for nephropathy on 3q21.3 and 6p21.3.

Biomarkers in diabetes:hemoglobin A1c, vascular and tissue markers

Biomarkers are conventionally defined as "biological molecules that represent health and disease states." They typically are measured in readily available body fluids (blood or urine), lie outside the causal pathway, are able to detect subclinical disease, and are used to monitor clinical and subclinical disease burden and response to treatments. Biomarkers can be "direct" endpoints of the disease itself, or "indirect" or surrogate endpoints. New technologies (such as metabolomics, proteomics, genomics) bring a wealth of opportunity to develop new biomarkers. Other new technologies enable the development of nonmolecular, functional, or biophysical tissue-based biomarkers. Diabetes mellitus is a complex disease affecting almost every tissue and organ system, with metabolic ramifications extending far beyond impaired glucose metabolism. Biomarkers may reflect the presence and severity of hyperglycemia (ie, diabetes itself) or the presence and severity of the vascular complications of diabetes. Illustrative examples are considered in this brief review. In blood, hemoglobin A1c (HbA1c) may be considered as a biomarker for the presence and severity of hyperglycemia, implying diabetes or prediabetes, or, over time, as a "biomarker for a risk factor," ie, hyperglycemia as a risk factor for diabetic retinopathy, nephropathy, and other vascular complications of diabetes. In tissues, glycation and oxidative stress resulting from hyperglycemia and dyslipidemia lead to widespread modification of biomolecules by advanced glycation end products (AGEs). Some of these altered species may serve as biomarkers, whereas others may lie in the causal pathway for vascular damage. New noninvasive technologies can detect tissue damage mediated by AGE formation: these include indirect measures such as pulse wave analysis (a marker of vascular dysfunction) and more direct markers such as skin autofluorescence (a marker of long-term accumulation of AGEs). In the future, we can be optimistic that new blood and tissue-based biomarkers will enable the detection, prevention, and treatment of diabetes and its complications long before overt disease develops.

Partitioning Heritability of Regulatory and Cell-Type-Specific Variants across 11 Common Diseases

Regulatory and coding variants are known to be enriched with associations identified by genome-wide association studies (GWASs) of complex disease, but their contributions to trait heritability are currently unknown. We applied variance-component methods to imputed genotype data for 11 common diseases to partition the heritability explained by genotyped SNPs () across functional categories (while accounting for shared variance due to linkage disequilibrium). Extensive simulations showed that in contrast to current estimates from GWAS summary statistics, the variance-component approach partitions heritability accurately under a wide range of complex-disease architectures. Across the 11 diseases DNaseI hypersensitivity sites (DHSs) from 217 cell types spanned 16% of imputed SNPs (and 24% of genotyped SNPs) but explained an average of 79% (SE = 8%) of  from imputed SNPs (5.1× enrichment; p = 3.7 × 10⁻¹⁷) and 38% (SE = 4%) of  from genotyped SNPs (1.6× enrichment, p = 1.0 × 10⁻⁴). Further enrichment was observed at enhancer DHSs and cell-type-specific DHSs. In contrast, coding variants, which span 1% of the genome, explained <10% of  despite having the highest enrichment. We replicated these findings but found no significant contribution from rare coding variants in independent schizophrenia cohorts genotyped on GWAS and exome chips. Our results highlight the value of analyzing components of heritability to unravel the functional architecture of common disease.

Functional and genetic analysis of the colon cancer network

Cancer is a complex disease that has proven to be difficult to understand on the single-gene level. For this reason a functional elucidation needs to take interactions among genes on a systems-level into account. In this study, we infer a colon cancer network from a large-scale gene expression data set by using the method BC3Net. We provide a structural and a functional analysis of this network and also connect its molecular interaction structure with the chromosomal locations of the genes enabling the definition of cis- and trans-interactions. Furthermore, we investigate the interaction of genes that can be found in close neighborhoods on the chromosomes to gain insight into regulatory mechanisms. To our knowledge this is the first study analyzing the genome-scale colon cancer network.

Taking risks with translational research

The recent bankruptcy filing by deCODE, a company with an exceptional pedigree in associating genetic variance with disease onset, highlights the commercial risks of translational research. Indeed, deCODE's approach was similar to that adapted by academic researchers who seek to connect genetics and disease. We argue here that neither a purely corporate nor purely academic model is entirely appropriate for such research. Instead, we suggest that the private sector undertake the high-throughput elements of translational research, while the public sector and governments assume the role of providing long-term funding to develop gifted scientists with the confidence to attempt to use genetic data as a stepping stone to a truly mechanistic understanding of complex disease.

Modeling Linkage Disequilibrium Increases Accuracy of Polygenic Risk Scores

Polygenic risk scores have shown great promise in predicting complex disease risk and will become more accurate as training sample sizes increase. The standard approach for calculating risk scores involves linkage disequilibrium (LD)-based marker pruning and applying a p value threshold to association statistics, but this discards information and can reduce predictive accuracy. We introduce LDpred, a method that infers the posterior mean effect size of each marker by using a prior on effect sizes and LD information from an external reference panel. Theory and simulations show that LDpred outperforms the approach of pruning followed by thresholding, particularly at large sample sizes. Accordingly, predicted R(2) increased from 20.1% to 25.3% in a large schizophrenia dataset and from 9.8% to 12.0% in a large multiple sclerosis dataset. A similar relative improvement in accuracy was observed for three additional large disease datasets and for non-European schizophrenia samples. The advantage of LDpred over existing methods will grow as sample sizes increase.

The new EASL guidelines for the management of chronic hepatitis B infection adapted for Swiss physicians.

Since the arrival of several new antivirals and due to the growing molecular and clinical knowledge of hepatitis B virus (HBV) infection, therapy of hepatitis B has become complex. Clinical guidelines aim at streamlining medical attitudes: in this respect, the European Association for the Study of the Liver (EASL) recently issued clinical practice guidelines for the management of chronic hepatitis B. Guidelines made by international experts need however to be adapted to local health care systems. Here, we summarise the EASL guidelines with some minor modifications in order to be compatible with the particular Swiss situation, while discussing in more detail some aspects. Chronic hepatitis B is a complex disease with several phases where host and viral factors interact: the features of this continuous interplay need to be evaluated when choosing the most appropriate treatment. The EASL guidelines recommend, as first-line agents, using the most potent antivirals available with the optimal resistance profile, in order to abate HBV DNA as rapidly and as sustainably as possible. Once therapy has been started, the infection evolves and resistant viral strains may emerge. Rescue therapy needs to be started early with more potent agents lacking cross-resistance.

Identification de QTL à pression artérielle dans le chromosome 18 du rat et analyse des gènes candidats Adrb2 et Nedd4l associés à l’hypertension essentielle

L’hypertension constitue un facteur majeur de risque de maladies cardiovasculaires et touche à un pourcentage important de la population humaine. Il s’agit d’une maladie complexe étant donné son caractère multifactoriel. La régulation de la pression artérielle (PA) est sous contrôle de plusieurs gènes, appelés loci pour traits quantitatifs ou QTL, et elle est le résultat de leur interaction. Étant donné que la PA est un trait quantitatif sous contrôle de plusieurs composantes comme les facteurs génétiques et environnementaux, l’étude de l’hypertension est limitée chez les populations humaines. Ainsi la stratégie principale pour l’étude de cette maladie est l’identification de QTL à PA chez des souches congéniques de rat construites à partir des lignées hyper- et normotendues; à savoir les souches Dahl salt-sensitive [1] et Lewis, respectivement. Des études précédentes dans notre laboratoire ont localisé trois QTL à PA au niveau du chromosome 18 chez le rat. Au cours de ce projet, de nouvelles sous-souches ont été construites afin de raffiner la cartographie de ces QTL. Ainsi, les C18QTL1, C18QTL3 et C18QTL4 ont été définis. Des analyses moléculaires ont été effectuées sur deux gènes candidats pour le C18QTL3; à savoir, Adrb2 et Nedd4l associés précédemment à l’hypertension. La comparaison des résultats de séquençage des régions régulatrices et codantes de ces deux gènes, ainsi que leur analyse d’expression par qRT-PCR chez les souches contrastantes DSS et Lewis, n’ont pas montré de différence significative pouvant expliquer la variation du phénotype observé. Des études plus poussées devront être effectuées sur ces deux gènes et, le cas échéant, l’analyse d’autres gènes contenus dans le C18QTL3 devra être entamée afin d’identifier le gène responsable de ce QTL.

Habitudes de vie et contrôle glycémique chez des adultes atteints de diabète de type 1 : des barrières envers l’activité physique au calcul des glucides.

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie complexe qui requiert une implication importante des patients pour contrôler leur glycémie et ainsi prévenir les complications et comorbidités. L’activité physique (AP) régulière et une attention constante pour les glucides ingérés sont des adjuvants essentiels au traitement insulinique. Nous avons démontré que le questionnaire BAPAD-1, spécifiquement développé pour des adultes atteints de DT1, est un outil valide (validité prédictive, fiabilité interne et reproductibilité) pour définir des barrières associées à l’AP. Bien que le niveau de barrières envers l’AP soit faible, la crainte de l’hypoglycémie est la barrière la plus importante chez cette population. L’adoption d’un mode de vie actif est associée à un profil corporel favorable. Les adultes, avec un DT1 et non diabétique, qui maintiennent un bon niveau d’AP, soit un ratio entre la dépense énergétique totale et celle au repos ≥ 1.7, ont une masse grasse, un indice de masse corporelle et un tour de taille significativement inférieurs à ceux d’adultes moins actifs. Le niveau d’AP peut être estimé au moyen d’un moniteur d’AP comme le SenseWear Armband™. Afin de compléter les études de validation de cet outil, nous avons évalué et démontré la reproductibilité des mesures. Toutefois, la dépense énergétique est sous-estimée durant les 10 premières minutes d’une AP d’intensité modérée sur ergocycle. L’utilisation de cet appareil est donc justifiée pour une évaluation de la dépense énergétique sur de longues périodes. Le calcul des glucides est une méthode largement utilisée pour évaluer la quantité d’insuline à injecter lors des repas. Nous avons évalué dans un contexte de vie courante, sans révision de la technique, la précision des patients pour ce calcul. L’erreur moyenne est de 15,4 ± 7,8 g par repas, soit 20,9 ± 9,7 % du contenu glucidique. L’erreur moyenne est positivement associée à de plus grandes fluctuations glycémiques mesurées via un lecteur de glucose en continu. Une révision régulière du calcul des glucides est probablement nécessaire pour permettre un meilleur contrôle glycémique. Nous avons développé et testé lors d’un essai clinique randomisé contrôlé un programme de promotion de l’AP (PEP-1). Ce programme de 12 semaines inclut une séance hebdomadaire en groupe ayant pour but d’initier l’AP, d’établir des objectifs et d’outiller les adultes atteints de DT1 quant à la gestion de la glycémie à l’AP. Bien que n’ayant pas permis d’augmenter la dépense énergétique, le programme a permis un maintien du niveau d’AP et une amélioration de la condition cardio-respiratoire et de la pression artérielle. À la fin du programme, une plus grande proportion de patients connaissait la pharmacocinétique de l’insuline et une plus grande variété de méthodes pour contrer l’hypoglycémie associée à l’AP était utilisée. En conclusion, le diabète de type 1 engendre des défis quotidiens particuliers. D’une part, le calcul des glucides est une tâche complexe et son imprécision est associée aux fluctuations glycémiques quotidiennes. D’autre part, l’adoption d’un mode de vie actif, qui est associée à un meilleur profil de composition corporelle, est limitée par la crainte des hypoglycémies. Le programme PEP-1 offre un support pour intégrer l’AP dans les habitudes de vie des adultes avec un DT1 et ainsi améliorer certains facteurs de risque cardio-vasculaire.

Caractérisation fonctionnelle des variants génétiques de la région régulatrice (rSNP) des gènes du point de contrôle G1/S

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Étude du système endocannabinoïde et ses implications dans la schizophrénie

La schizophrénie est une maladie complexe et a une prévalence approximative de 1% dans la population générale. Au sein des paradigmes neurochimiques, la théorie étiologique de la dopamine est celle qui prévaut alors que sont de plus en plus impliqués d’autres circuits de neurotransmission comme celui du glutamate. En clinique, les patients atteints de schizophrénie ont une grande propension à consommer des substances, particulièrement du cannabis. Nous avons cherché à étayer l’hypothèse d’un désordre du système cannabinoïde endogène, un important neuromodulateur. Ce mémoire propose d’abord dans un premier article une revue exhaustive de la littérature explorant le système endocannabinoïde et ses implications dans la schizophrénie. Puis, nous exposons dans un second article les résultats d’une recherche clinique sur les endocannabinoïdes plasmatiques dans trois groupes de sujets avec schizophrénie et/ou toxicomanie, pendant 12 semaines. Nous avons observé un effet miroir de deux ligands endocannabinoïdes, l’anandamide et l’oleylethanolamide, qui étaient élevés chez les patients avec double diagnostic et abaissés chez les toxicomanes, au début de l’étude. Au terme de l’étude, l’élévation des endocannabinoïdes s’est maintenue et nous avons supposé un marqueur de vulnérabilité psychotique dans un contexte de consommation. Finalement, nous avons analysé les résultats en les intégrant aux connaissances moléculaires et pharmacologiques ainsi qu’aux théories neurochimiques et inflammatoires déjà développées dans la schizophrénie. Nous avons aussi tenu compte des principales comorbidités observées en clinique: la toxicomanie et les troubles métaboliques. Cela nous a permis de proposer un modèle cannabinoïde de la schizophrénie et conséquemment des perspectives de recherche et de traitement.

Étude pangénomique de la variabilité dans le nombre de copies liée à l’hypertension artérielle et ses anomalies métaboliques associées

L’hypertension artérielle essentielle (HTA) est une pathologie complexe, multifactorielle et à forte composante génétique. L’impact de la variabilité dans le nombre de copies sur l’HTA est encore peu connu. Nous envisagions que des variants dans le nombre de copies (CNVs) communs pourraient augmenter ou diminuer le risque pour l’HTA. Nous avons exploré cette hypothèse en réalisant des associations pangénomiques de CNVs avec l’HTA et avec l’HTA et le diabète de type 2 (DT2), chez 21 familles du Saguenay-Lac-St-Jean (SLSJ) caractérisées par un développement précoce de l’HTA et de la dyslipidémie. Pour la réplication, nous disposions, d’une part, de 3349 sujets diabétiques de la cohorte ADVANCE sélectionnés pour des complications vasculaires. D’autre part, de 187 sujets de la cohorte Tchèque Post-MONICA (CTPM), choisis selon la présence/absence d’albuminurie et/ou de syndrome métabolique. Finalement, 134 sujets de la cohorte CARTaGENE ont été analysés pour la validation fonctionnelle. Nous avons détecté deux nouveaux loci, régions de CNVs (CNVRs) à effets quantitatifs sur 17q21.31, associés à l’hypertension et au DT2 chez les sujets SLSJ et associés à l’hypertension chez les diabétiques ADVANCE. Un modèle statistique incluant les deux variants a permis de souligner le rôle essentiel du locus CNVR1 sur l’insulino-résistance, la précocité et la durée du diabète, ainsi que sur le risque cardiovasculaire. CNVR1 régule l’expression du pseudogène LOC644172 dont le dosage est associé à la prévalence de l’HTA, du DT2 et plus particulièrement au risque cardiovasculaire et à l’âge vasculaire (P<2×10-16). Nos résultats suggèrent que les porteurs de la duplication au locus CNVR1 développent précocement une anomalie de la fonction bêta pancréatique et de l’insulino-résistance, dues à un dosage élevé de LOC644172 qui perturberait, en retour, la régulation du gène paralogue fonctionnel, MAPK8IP1. Nous avons également avons identifié six CNVRs hautement hérités et associés à l'HTA chez les sujets SLSJ. Le score des effets combinés de ces CNVRs est apparu positivement et étroitement relié à la prévalence de l’HTA (P=2×10-10) et à l’âge de diagnostic de l’HTA. Dans la population SLSJ, le score des effets combinés présente une statistique C, pour l’HTA, de 0.71 et apparaît aussi performant que le score de risque Framingham pour la prédiction de l’HTA chez les moins de 25 ans. Un seul nouveau locus de CNVR sur 19q13.12, où la délétion est associée à un risque pour l’HTA, a été confirmé chez les Caucasiens CTPM. Ce CNVR englobe le gène FFAR3. Chez la souris, il a été démontré que l’action hypotensive du propionate est en partie médiée par Ffar3, à travers une interférence entre la flore intestinale et les systèmes cardiovasculaire et rénal. Les CNVRs identifiées dans cette étude, affectent des gènes ou sont localisées dans des QTLs reliés majoritairement aux réponses inflammatoires et immunitaires, au système rénal ainsi qu’aux lésions/réparations rénales ou à la spéciation. Cette étude suggère que l’étiologie de l’HTA ou de l’HTA associée au DT2 est affectée par des effets additifs ou interactifs de CNVRs.

Modelo tipo de dermatite atópica em rato

A dermatite atópica (DA) é um tema importante na dermatologia clínica. Na verdade, a patogénese dessa doença inflamatória crónica da pele, caracterizada principalmente por pele seca e prurido, ainda está longe de ser totalmente compreendida. A fim de saber mais acerca desta complexa doença, ratos Wistar machos e adultos (n = 10) foram utilizados como modelo animal, nos quais o tratamento com acetona (AA) foi comparado com o tratamento com água por 3 dias (AW). No dia 3, uma hora após o último tratamento, a AA mostrou maior perda transepidérmica de água (TEWL), fluxo sanguíneo capilar e reduzida hidratação quando comparada com AW. A análise comportamental mostrou que a acção de coçar foi marcadamente mais frequente no grupo AA (n = 5) quando comparado ao grupo AW (n = 5). Estes resultados justificam a implementação deste modelo animal como uma ferramenta experimental para investigação da AD.

Nanotecnologia e a sua aplicação à terapêutica oncológica

A nanotecnologia, e a sua aplicação na área da biomedicina, em particular na terapêutica e diagnóstico oncológico, tem sido alvo de um desenvolvimento exponencial, com impacto profundo no que respeita a cuidados de saúde. O cancro é uma das doenças que afecta mais pessoas a nível mundial, com elevados índices de mortalidade, níveis de sofrimento físico e emocional e, encargos para o doente, família e sociedade. É uma doença complexa, e a prática clínica convencional constitui um paradigma, na medida em que se revela insuficiente e extremamente agressiva, expondo o doente a medicamentos citotóxicos, não específicos, com elevada toxicidade sistémica e efeitos adversos. A Nanomedicina, e a exploração das propriedades únicas das nanopartículas, apresenta a potencialidade de melhorar a capacidade de detecção e diagnóstico do cancro e, aumentar a especificidade e efectividade no tratamento das células tumorais. No entanto, o recurso a nanotecnologias continua a ser alvo de alguma controvérsia e cepticismo por parte de alguns elementos das comunidades científicas e académica. Com nanoprodutos já aprovados e utilizados em prática clínica e muitos outros em desenvolvimento e investigação em ensaios clínicos, a realização deste trabalho tem como objectivo compreender os conceitos de nanotecnologia e Nanomedicina, perceber o estado da arte, ponderando as vantagens e desvantagens da abordagem “nano” e a sua real aplicação à terapêutica oncológica.