O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é um transtorno neuropsiquiátrico grave caracterizado por comprometimento da capacidade de interação social e comunicação e pela presença de interesses, atividades e comportamentos repetitivos e restritos. O TEA apresenta alta heterogeneidade genética e pode ser enquadrado em diferentes modelos de herança, o que torna difícil apontar os fatores genéticos associados ao transtorno e compreender de que forma eles interagem e ocasionam, em última instância, sua manifestação clínica. Ainda, fenômenos como penetrância incompleta e discordância entre gêmeos monozigóticos são frequentemente observados em famílias com indivíduos afetados, tornando ainda mais complexo o entendimento do envolvimento de cada um dos fatores genéticos na etiologia do TEA. Uma forma de contornar esses problemas é a utilização de abordagens transcriptômicas no estudo desse transtorno. Nesse contexto, a busca por variantes patogênicas deixa de ser o principal foco do estudo e a atenção volta-se para a investigação de vias de sinalização e processos biológicos que estejam desregulados durante o processo de diferenciação neuronal e que sejam compartilhados pelos indivíduos afetados. Usando como principal ferramenta o sequenciamento do transcriptoma de células progenitoras neurais (NPC) e neurônios derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC), identificamos uma série de alterações transcricionais importantes entre pacientes e controles, sugerindo que, a despeito da grande heterogeneidade genética associada ao transtorno, essas alterações se refletem em processos biológicos comuns. Nossos resultados são consistentes com os obtidos em trabalhos anteriores realizados com outros modelos de estudo e as linhagens celulares geradas a partir de nosso protocolo parecem refletir de forma fidedigna o perfil de expressão do cérebro fetal. Ainda, em um caso particular incluído neste estudo, investigamos as consequências transcricionais e funcionais de uma duplicação na região 17p13.3 - alteração previamente implicada em outros casos de autismo - nas células neuronais deste paciente, contribuindo para a compreensão do papel desta duplicação na patofisiologia do TEA. Dessa forma, nosso trabalho reforça a validade do uso de células neurais derivadas de iPSC e de abordagens transcricionais para o estudo de transtornos do neurodesenvolvimento / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a severe neuropsychiatry disorder characterized by impaired social interaction and communication, restricted interests and repetitive behaviors. ASD is highly genetically heterogeneous and can be caused by different inheritance models, which hampers the identification of the genetic factors associated to the disorder. Incomplete penetrance and discordance between monozygotic twins are often observed in families of affected individuals, making it even more complex to understand the involvement of genetic factors in ASD. Applying transcriptomic approaches to study this disorder is an interesting way to overcome these problems. In this context, searching for pathogenic variants is no longer the study\'s main focus. Instead, one aims to investigate signaling pathways and biological process that are deregulated during neuronal differentiation and shared by affected individuals. Based on the transcriptome sequencing of neural progenitor cells (NPC) and neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSC), we were able to identify a series of important transcriptional alterations between patients and controls, which suggest that despite the great genetic heterogeneity associated to ASD, those alterations are reflected in common biological processes. Our results are consistent with those obtained in previous studies performed with other models and the lineages generated by our protocol seem to reliably reflect fetal brain expression profile. Moreover, in a particular case included in this study, we investigated transcriptional and functional consequences of a duplication located at 17p13.3 - an alteration previously found in other autism cases - in the neuronal cells of this patient, contributing towards a better comprehension of the role of this duplication in ASD pathophysiology. Hence, our work reinforces the validity of the use of neural cell derived from iPSC and transcriptional approaches in the studies of neurodevelopmental disorders

O transtorno do espectro do autismo (TEA) constitui um grupo heterogêneo e altamente prevalente de doenças do neurodesenvolvimento. Análises genômicas recentes têm revelado um grande número de variantes genéticas potencialmente deletérias nos pacientes com TEA, a maioria rara ou privada. Um enorme desafio atual é determinar quais dentre essas variantes são as que de fato estão envolvidas na etiologia do transtorno nos pacientes, e quantas variantes patogênicas são necessárias para a penetrância completa do TEA em cada paciente. Recentemente, por meio do sequenciamento completo do exoma de um subgrupo de pacientes com TEA não-sindrômico - nos quais observamos hiperfuncionamento da via de sinalização intracelular mTORC1 - identificamos que um dos pacientes (referido como F2688) é heterozigoto composto para variantes de substituição de aminoácidos raras e potencialmente deletérias no gene ELN. Este gene codifica Relina, uma grande glicoproteína de matriz extracelular que, por meio da ativação da proteína Dab1 e de diferentes vias de sinalização intracelular, controla a migração e o posicionamento dos neurônios, a arborização de neuritos, e o funcionamento das sinapses em várias regiões do encéfalo, tanto no desenvolvimento embrionário como na vida adulta. Estudos anteriores já haviam descrito variantes em heterozigose potencialmente de perda de função no gene RELN em pacientes com TEA; contudo, nenhum desses estudos investigou disfunção da sinalização Relina-Dab1 nos pacientes e, portanto, os efeitos moleculares e celulares de tais variantes sobre células neurais humanas ainda são poucos explorados. Neste trabalho, utilizando células neuroprogenitoras (NPCs) derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas do paciente F2688, de outros pacientes com TEA sem mutação em RELN (n=5) e de indivíduos controles (n=5), nós descrevemos que as NPCs do paciente F2688 apresentam: i) disfunção da via de sinalização Relina-Dab1; ii) hiperfuncionamento da via de sinalização mTORC1; iii) crosstalk anormal entre as vias de sinalização Relina-Dab1 e mTORC1, o qual é atenuado com o uso da rapamicina, um inibidor específico de mTORC1. Portanto, nossos resultados sugerem, pela primeira vez, uma relação anormal entre as vias de sinalização Relina-Dab1 e mTORC1 em TEA não-sindrômico / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a heterogeneous and highly prevalent group of neurodevelopmental disorders. Whole-genome-based approaches have generated catalogues of thousands of rare and potentially deleterious genetic variants in ASD patients. However, the challenge now is to identify genuine disease-causing/risk variants among the multitude of variants discovered in each exome/genome and how many variants are required to cause the disease. Recently, we performed whole-exome sequencing in a subgroup of ASD patients - in whom we found mTORC1 signaling hyperfunction - and identified rare and potentially deleterious compound heterozygous variants in the RELN gene in one patient (called as F2688). The RELN gene encodes Reelin, a large secreted glycoprotein that controls neuronal migration, layer formation, neurite outgrowth, and plasticity of synapses in both the developing and the adult brain. Evidence from previous studies suggests that certain potential loss-of-function variants in RELN gene can contribute to ASD susceptibility; however, few studies today have directly demonstrated impairment of the Reelin signal transduction cascade in ASD patients and therefore, the molecular and cellular effects of these variants in human neuronal cells are still poorly explored. Here, by using induced pluripotent stem cells derived neuronal progenitor cells from F2688 patient, from other ASD patients who do not carry RELN disrupting variants (n=5) and from control individuals (n=5), we have demonstrated that F2688-derived NPCs show: i) impaired Reelin-Dab1 signaling; ii) overactive mTORC1 signaling; iii) and abnormal crosstalk between mTORC1 and Reelin-Dab1 signaling pathways, which it attenuated by rapamycin (a specific mTORC1 inhibitor). Taken together, our results point to an abnormal interplay between mTORC1 and Reelin-Dab1 networks in nonsyndromic ASD