INTRODUÇÃO: O ceratocone (KC, do inglês keratoconus) é uma patologia oftalmológica degenerativa, caracterizada por uma ectasia progressiva, não inflamatória e bilateral, a qual assume uma forma cônica, gerando um astigmatismo irregular. Apresenta um desenvolvimento inicial assintomático relacionado a fatores sistêmicos, ambientais e genéticos, manifesto majoritariamente por um padrão de herança mendeliana autossômica dominante. Ademais, afeta de maneira equivalente todas as etnias e gêneros, com incidência mundial de 1 portador a cada 2.000 nascidos por ano, e de 1,4 a cada 2.000 no Brasil. Neste sentido, vale destacar a coorte brasileira como a mais heterogênea, resultado direto de diversos eventos migratórios com a predominância de 3 principais etnias (ameríndia, europeia e africana). Tais características constituem um relevante modelo genotípico e fenotípico para estudos sobre o KC. Nesse sentido, a diversidade genética brasileira amplia o potencial para identificação de variantes no DNA correlacionadas ao KC, exigindo estudos para uma melhor compreensão de sua fisiopatologia e mecanismos.
OBJETIVO: Investigar a base genética envolvida na etiologia do KC, por meio do sequenciamento de exomas e análise de predição de risco em uma família brasileira, visando a identificação e caracterização de genes candidatos envolvidos em vias biológicas relacionadas à patogênese e fisiopatologia dessa condição ocular.
MÉTODOS: O sequenciamento de exoma foi realizado em uma família com padrão de herança autossômica dominante, composta por mãe e filho afetados e pai não afetado. Em seguida, os dados brutos do sequenciamento passaram por uma avaliação de controle de qualidade utilizando o FastQC (versão 0.12.0); e as sequências (reads) com cobertura igual ou superior a 20 foram mantidas para as análises posteriores. Utilizou-se o software BWA (versão 0.6) para alinhar as reads ao genoma de referência humano hg38. As etapas pós-alinhamento, como marcação de duplicatas e recalibração da qualidade, foram executadas com as ferramentas Picard e GATK, dentro do ambiente Miniconda3 (versão 24.5.0). Etapas adicionais de filtragem e controle de qualidade foram conduzidas no ambiente R Studio v2025.05.0, utilizando os pacotes readxl, dplyr e stringr. Ademais, a anotação funcional foi realizada com o Ensembl Variant Effect Predictor (VEP), com o objetivo de priorizar variantes com potencial relevância patogênica com base em seu impacto funcional previsto. Por fim, foi conduzido um enriquecimento funcional das vias biológicas em que o gene selecionado atua através do Enrichr.
RESULTADOS: Esta análise filtrou variantes homozigóticas, identificando aquelas que segregam entre afetados, excluindo variantes presentes em não afetados. Como resultado, 574 variantes foram identificadas entre a mãe e o filho afetados e, 22 não estavam presentes no pai não afetado. Entre as variantes missense encontradas, a rs201226914 (PIEZO1) foi selecionada, considerando inicialmente os aspectos biológicos do KC, seguidos de predições in silico, além das diretrizes de classificação da ACMG, sendo ao fim realizado um enriquecimento funcional com este gene. A partir desta investigação, 37 vias biológicas foram mapeadas, mas apenas 8 são relevantes para este estudo. O banco de dados Reactome Pathways 2024 relacionou o PIEZO1 com respostas celulares a estímulos em geral, principalmente mecânicos; e respostas endoteliais ao estresse de cisalhamento, ativando a sinalização de integrinas, moléculas previamente descritas na literatura como participantes da patogênese do KC. O ARCHS4 Kinases Coexp relacionou-o com o funcionamento de 10 quinases humanas, um grupo de enzimas responsáveis pela fosforilação, a qual ativa ou inativa moléculas-alvo, regulando diversos processos celulares. O Kinase Perturbations from GEOdown associou o PIEZO1 com o knockout do gene MAP3K1, fenômeno que afeta o desenvolvimento ocular e pode resultar no fenótipo de “olhos abertos ao nascer”. Por último, o The Kinase Library 2024 relacionou-o com as espécies reativas de oxigênio (EROs), as quais, quando em desequilíbrio com as defesas antioxidantes, geram estresse oxidativo, já relacionado na literatura como significante para o desenvolvimento do KC.
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO: A literatura descreve que a resposta à estímulos mecânicos é crucial na patogênese desta afecção, visto que a má cicatrização na camada de Bowman resulta na ectasia corneana. Ademais, a fosforilação desempenha um papel crucial na regulação do ciclo e funções celulares e, caso esteja ocorrendo de maneira equivocada poderá apresentar diversas consequências negativas. Por fim, é importante realçar que a sua relação com o knockout do gene MAP3K1, associado ao desenvolvimento ocular, e com as EROs, são de suma importância no processo de patogênese do KC. Neste sentido, ao interpretar a predição de risco em um contexto biológico e funcional, pode-se inferir que o gene PIEZO1 pode contribuir como fator de risco para o desenvolvimento de KC nesta família. Vale enfatizar que análises de segregação adicionais em outros membros da família, bem como validações funcionais, são necessárias para confirmar sua patogenicidade.
Comissão Organizadora
Estudantes de biologia da Universidade Estadual de Campinas.
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