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Resumo As técnicas de citogenética e genómica permitem uma caracterização abrangente ou mais direcionada do genoma nuclear humano. A seleção do tipo de técnica a utilizar depende do objetivo do estudo, sendo sempre importante a correlação genótipo-fenótipo para uma correta interpretação dos resultados. Neste artigo apresentamos e discutimos algumas das principais tecnologias no campo da citogenética e genómica aplicadas no âmbito do diagnóstico e da investigação, evidenciando as suas vantagens em áreas tão diferentes como a oncologia e as patologias do neurodesenvolvimento. De facto, o cancro está associado à aquisição de várias alterações genéticas e epigenéticas nas células que devem ser caracterizadas e, do mesmo modo, as perturbações do neurodesenvolvimento que resultam de alterações neurobiológicas têm frequentemente origem em alterações genéticas. Assim, tanto em cancro como em patologias do neurodesenvolvimento, o recurso às várias técnicas de citogenética convencional, molecular e genómica é essencial, não só no âmbito da investigação mas também no diagnóstico e prognóstico, com o intuito de identificar e caracterizar alterações genéticas e padrões epigenéticos associados ao desenvolvimento e progressão da doença.

As perturbações do espectro do autismo (PEA) constituem-se como perturbações do neurodesenvolvimento, incluindo alterações comportamentais, de comunicação e de interação social. De acordo com o DSM -IV TR estão descritas cinco perturbações do espectro do autismo na categoria das perturbações do desenvolvimento: a perturbação autista, a síndrome de Asperger, a perturbação invasiva do desenvolvimento sem outra especificação, a perturbação desintegrativa da infância e a síndrome de Rett. A prevalência das perturbações do espectro do autismo é variável conforme os diferentes estudos, estimando-se entre 10/10000 e 60/10 000 crianças. De acordo com a literatura, uma reduzida percentagem de indivíduos com PEA tem etiologia conhecida, sendo este facto particularmente desafiador para a comunidade científica. Estudos familiares e de gémeos têm trazido novos esclarecimentos para a elevada hereditabilidade da perturbação autista; contudo, permanece por esclarecer inequivocamente as suas bases genéticas, bem como a identificação de determinados genes ou proteínas passíveis de serem utilizados no diagnóstico destas perturbações. As perturbações do espectro do autismo têm sido associadas a causas genéticas conhecidas em 10-15% dos casos. Estão descritos diferentes genes e regiões cromossómicas (loci) potencialmente associados à PEA, sendo atribuída uma percentagem inferior a 10% dos casos de autismo às anomalias cromossómicas. Assim, encontram-se descritas algumas anomalias citogenéticas em pacientes com autismo, nomeadamente a duplicação 15q11-q13, as deleções e as duplicações da banda 16p11, e as deleções na região 22q13. Estas regiões cromossómicas são alvo de análise mais detalhada neste artigo de revisão, acreditando-se que estas, em futuros estudos, poderão contribuir para esclarecer algumas das complexas bases genéticas deste tipo de perturbações. As anomalias citogenéticas observadas no locus 15q11-q13 estão presentes em 1-4% dos doentes autistas; parece também ser possível estabelecer uma associação entre a microdeleção na sub-banda 16p11.2 e o autismo, e, as deleções ou duplicações na região q13.3 do cromossoma 22 parecem poder ser potenciais fatores de risco para a perturbação autista., Autism spectrum disorders (ASD) are neurodevelopmental disorders that include behaviour, communicational and social interaction impairments. According to DSM-IV TR there are five ASDs in the category of pervasive developmental disorders: autistic disorder, Asperger Syndrome, pervasive developmental disorder not otherwise specified, childhood disintegrative disorder, and Rett syndrome. The prevalence of ASD varies from 10 per 10000 to 60 cases per 10 000 children, according to different epidemiological studies. A small number of individuals with ASD has a well defined aetiology, being this challenging for scientific purposes. Studies of twins and families have showed a high heritability of autistic disorder, nonetheless its genetic bases, as well as the identification of some genes or proteins that can be use to identify these disorders have not been completely clarified. According to the literature only a small percentage of subjects with ASDs have know aetiology, which has raised concern in the scientific community in the last decade. The ASDs have been associated with known genetic causes in 10-15% of the cases. Different genes and chromosomal regions (loci) potentially associated with ASDs have been described, being the chromosomal anomalies responsible for less than 10% of the autism cases. There are also some cytogenetic abnormalities in patients with autism described in the literature, namely the duplication of 15q11-q13, the deletion and duplication in the 16p11 band, and the deletion in the 22q13 region. The chromosomal regions are reviewed in detail in the present article, as it is our conviction that future research will clarify some of the complex genetic basis of ASDs. The cytogenetic anomalies of the locus 15q11-q13 are present in 1 -4% of the autism patients; it is reasonable to establish an association between the microdeletion in the sub-band 16p11.2 and the autism, and, in addition, the deletion and duplication in the chromosome 22q13.3 are potential risk factors to the ASDs.

A Perturbação do Espetro do Autismo (PEA) constitui um grupo de condições neuropsiquiátricas caracterizadas por dificuldades na interação e comunicação social, dificuldades de adaptação a mudanças inesperadas, juntamente com comportamentos repetitivos, sendo o seu diagnóstico baseado nos critérios presentes nos manuais de diagnóstico, como o DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders). Estudos demonstram que os fatores genéticos contribuem claramente para a etiologia das PEA’s, e na última década foram feitos progressos significativos na sua identificação e caracterização. Em particular, a análise das variantes estruturais designadas Copy Number Variants (CNV’s), que causam deleções e duplicações de regiões cromossómicas e genes, ou parte deles, mostrou a sua importância numa fração substancial de casos de autismo. O principal objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização genótipo-fenótipo de crianças com autismo, através da identificação de CNV´s patogénicas e loci de suscetibilidade para o autismo. Para isso, foi feita a análise das alterações genéticas presentes numa coorte de 369 doentes, identificadas pela técnica de Array Comparative Genome Hybridization (aCGH), sendo identificados os seus pontos de quebra, analisados os genes candidatos presentes e estabelecida uma relação entre o fenótipo clínico e os genes duplicados ou deletados. Os resultados revelaram uma grande percentagem de alterações cromossómicas benignas, comuns na população, sendo que apenas algumas regiões foram consideradas potencialmente patogénicas. Apenas a região 16p11.2 foi considerada patogénica. Da relação do fenótipo com os genes afetados pelas CNV’s potencialmente patogénicas, verificou-se que a maioria está associada com o mecanismo de transmissão sináptica ou com o desenvolvimento e plasticidade neuronais, como os genes PCDH15, CHRNA7, TBX6, MAZ, KCTD13, IMMP2L, entre outros. Considerando todas as alterações cromossómicas identificadas na coorte, foram encontradas algumas regiões cromossómicas que estavam frequentemente alteradas em conjunto, o que poderá ser sugestivo do potencial papel da combinação destas alterações na suscetibilidade ao autismo. Por fim, a análise dos pontos de quebra revelou a presença de alguns elementos repetitivos, nomeadamente LINES, SINES, LTR/ERVL e DNA/hAT, que podem estar na origem de algumas alterações identificadas na coorte. Assim, este trabalho permitiu, de uma forma robusta, a caracterização genómica de uma coorte com PEA, contribuindo para a identificação de possíveis novos biomarcadores de doença. Futuros estudos são fundamentais para comprovar estes resultados bem como para identificar novos genes associados às PEA’s e compreender os mecanismos moleculares envolvidos nesta patologia. O crescente desenvolvimento das técnicas de sequenciação encerra grandes promessas para a descoberta de novos alvos terapêuticos, bem como para o desenvolvimento de um teste genético para o diagnóstico molecular de autismo. Autism Spectrum Disorder (ASD) is a group of neuropsychiatric conditions characterized by difficulties in social interaction and communication, difficulties in adapting to unexpected changes, along with repetitive behaviors, and its diagnosis is based on criteria present in diagnostic manuals, such as the DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders). Studies show that genetic factors clearly contribute to the etiology of ASD, and in the last decade significant progress has been made in their identification and characterization. In particular, the analysis of structural variants called Copy Number Variants (CNV's), which cause deletions and duplications of chromosomal regions and genes, or part of them, has shown their importance in a substantial fraction of autism cases. The main objective of this work was to perform genotype-phenotype characterization of children with autism by identifying pathogenic CNV's and susceptibility loci for autism. To this end, the genetic alterations present in a cohort of 369 patients, identified by the Array Comparative Genome Hybridization (aCGH) technique, were analyzed, their breakpoints were identified, the candidate genes present were analyzed and a relationship between the clinical phenotype and the duplicated or deleted genes was established. The results revealed a large percentage of benign chromosomal alterations, common in the population, and only a few regions were considered potentially pathogenic. Only the 16p11.2 region has been found to be pathogenic. From the relation of the phenotype with the genes affected by the potentially pathogenic/ pathogenic CNV’s, it was found that most are associated with the mechanism of synaptic transmission or with neuronal development and plasticity, such as the genes PCDH15, CHRNA7, TBX6, MAZ, KCTD13, IMMP2L, among others. Considering all the chromosomal alterations identified in the cohort, some chromosomal regions were found to be frequently altered together, which may be suggestive of the potential role of the combination of these alterations in autism susceptibility. Finally, breakpoint analysis revealed the presence of some repetitive elements, namely LINES, SINES, LTR/ERVL and DNA/hAT, which may be at the origin of some alterations identified in the cohort. Thus, this work allowed, in a robust way, the genomic characterization of a cohort with ASD, contributing to the identification of possible new disease biomarkers. Future studies are fundamental to prove these results as well as to identify new genes associated with ASD and understand the molecular mechanisms involved in this pathology. The increasing development of sequencing techniques holds great promise for the discovery of new therapeutic targets, as well as for the development of a genetic test for the molecular diagnosis of autism. Mestrado em Biomedicina Molecular