Mucopolissacaridose tipo VI é uma doença lisossômica causada pela deficiência de arilsulfatase B. A incidência de MPS VI é muito baixa, geralmente menos de 1 caso para cada 1.000.000 recém-nascidos. Até o presente momento, 133 mutações e 13 polimorfismos foram identificados no gene da arilsulfatase B. Entretanto, a maioria dos alelos mutantes ou está presente somente em um indivíduo ou em poucos pacientes, o que demonstra a grande heterogeneidade alélica da MPS VI. No município de Monte Santo, Nordeste do Brasil, foram identificados treze pacientes com MPS VI. O objetivo deste trabalho foi identificar a(s) mutação(ões) presente(s) nos pacientes com MPS VI de Monte Santo/BA e os heterozigotos nas famílias; definir haplótipos utilizando SNPs para identificação de uma possível origem comum do alelo mutado nesta população e permitir aconselhamento genético eficiente, bem como orientações sobre a doença aos familiares com indivíduos afetados. Os 13 pacientes com MPS VI apresentavam a mutação p.H178L em homozigose e o mesmo haplótipo para os SNPs intragênicos. Nas viagens realizadas até o município durante este trabalho foram coletadas 236 amostras de sangue dos familiares, a mutação p.H178L foi detectada em 98 (20,8%) alelos, sendo 41,5% da amostra composta por indivíduos heterozigotos. Com base em dados atuais, a prevalência de MPS VI nesta região é estimada em 1:5.000 recémnascidos. As análises dos heredogramas indicam a presença de vários indivíduos com chance de 25% ou até 50% de serem heterozigotos. Monte Santo é uma região pequena e isolada e, os altos índices de endogamia fazem com que o alelo p.H178L permaneça frequente nesta região. Estes resultados, juntamente com a análise dos heredogramas, sugerem um efeito fundador, o que reforça a necessidade de um programa abrangente de genética comunitária para esta área, incluindo uma triagem neonatal e estudos com os membros das famílias para promover um aconselhamento genético. / Mucopolysaccharidosis type VI is a lysosomal disease caused by deficiency of arylsulfatase B. The incidence of MPS VI is very low, usually less than 1 case for every 1,000,000 newborns. To date, 133 mutations and 13 polymorphisms were identified in the arylsulfatase B gene. However, the majority of mutant alleles are present only in one individual or in a few patients, demonstrating the allelic heterogeneity of MPS VI. In the county of Monte Santo, northeast Brazil, thirteen patients with MPS VI were identified. The objective of this study was to characterize the mutation(s) present(s) in MPS VI patients from Monte Santo/BA and to detect heterozygous within the families. We also aimed to define haplotypes using SNPs to identify a possible common origin of the mutant allele in this population and allow efficient genetic counseling and assistance regarding the disease to families with affected individuals. The 13 MPS VI patients showed the p.H178L mutation in homozygosis and the same haplotype for intragenic SNPs. During field trips to Monte Santo along this study we collected 236 blood samples from family members, p.H178L mutation was detected in 98 (20.8%) alleles, and 41.5% of the samples were heterozygous individuals. Based on current data, the prevalence of MPS VI in this region is estimated at 1:5,000 newborns. Pedigree analysis indicates the presence of many individuals with a 50% and 25% chance of being heterozygous. Monte Santo is a small, isolated region and the high levels of inbreeding allows for p.H178L allele to remain common in this region. These results, together with the analysis of pedigrees suggest a founder effect, which reinforces the need for a comprehensive program of community genetics in this area, including a neonatal screening and studies of family members to promote a genetic counseling.

Mucopolissacaridose tipo VI é uma doença lisossômica causada pela deficiência de arilsulfatase B. A incidência de MPS VI é muito baixa, geralmente menos de 1 caso para cada 1.000.000 recém-nascidos. Até o presente momento, 133 mutações e 13 polimorfismos foram identificados no gene da arilsulfatase B. Entretanto, a maioria dos alelos mutantes ou está presente somente em um indivíduo ou em poucos pacientes, o que demonstra a grande heterogeneidade alélica da MPS VI. No município de Monte Santo, Nordeste do Brasil, foram identificados treze pacientes com MPS VI. O objetivo deste trabalho foi identificar a(s) mutação(ões) presente(s) nos pacientes com MPS VI de Monte Santo/BA e os heterozigotos nas famílias; definir haplótipos utilizando SNPs para identificação de uma possível origem comum do alelo mutado nesta população e permitir aconselhamento genético eficiente, bem como orientações sobre a doença aos familiares com indivíduos afetados. Os 13 pacientes com MPS VI apresentavam a mutação p.H178L em homozigose e o mesmo haplótipo para os SNPs intragênicos. Nas viagens realizadas até o município durante este trabalho foram coletadas 236 amostras de sangue dos familiares, a mutação p.H178L foi detectada em 98 (20,8%) alelos, sendo 41,5% da amostra composta por indivíduos heterozigotos. Com base em dados atuais, a prevalência de MPS VI nesta região é estimada em 1:5.000 recémnascidos. As análises dos heredogramas indicam a presença de vários indivíduos com chance de 25% ou até 50% de serem heterozigotos. Monte Santo é uma região pequena e isolada e, os altos índices de endogamia fazem com que o alelo p.H178L permaneça frequente nesta região. Estes resultados, juntamente com a análise dos heredogramas, sugerem um efeito fundador, o que reforça a necessidade de um programa abrangente de genética comunitária para esta área, incluindo uma triagem neonatal e estudos com os membros das famílias para promover um aconselhamento genético. / Mucopolysaccharidosis type VI is a lysosomal disease caused by deficiency of arylsulfatase B. The incidence of MPS VI is very low, usually less than 1 case for every 1,000,000 newborns. To date, 133 mutations and 13 polymorphisms were identified in the arylsulfatase B gene. However, the majority of mutant alleles are present only in one individual or in a few patients, demonstrating the allelic heterogeneity of MPS VI. In the county of Monte Santo, northeast Brazil, thirteen patients with MPS VI were identified. The objective of this study was to characterize the mutation(s) present(s) in MPS VI patients from Monte Santo/BA and to detect heterozygous within the families. We also aimed to define haplotypes using SNPs to identify a possible common origin of the mutant allele in this population and allow efficient genetic counseling and assistance regarding the disease to families with affected individuals. The 13 MPS VI patients showed the p.H178L mutation in homozygosis and the same haplotype for intragenic SNPs. During field trips to Monte Santo along this study we collected 236 blood samples from family members, p.H178L mutation was detected in 98 (20.8%) alleles, and 41.5% of the samples were heterozygous individuals. Based on current data, the prevalence of MPS VI in this region is estimated at 1:5,000 newborns. Pedigree analysis indicates the presence of many individuals with a 50% and 25% chance of being heterozygous. Monte Santo is a small, isolated region and the high levels of inbreeding allows for p.H178L allele to remain common in this region. These results, together with the analysis of pedigrees suggest a founder effect, which reinforces the need for a comprehensive program of community genetics in this area, including a neonatal screening and studies of family members to promote a genetic counseling.

A Mucopolissacaridose tipo VI é uma doença genética rara caracterizada pela deficiência da atividade da enzima n-acetilgalactosamina-4-sulfatase ocasionando um acúmulo dos glicosaminoglicanos sulfato e dermatan e de condroitin em diversos órgãos e tecidos. O diagnóstico é feito a partir da excreção aumentada de sulfato de dermatan na urina e da demonstração da atividade reduzida da enzima citada. Há basicamente duas formas clínicas, mais grave e menos grave, mas não há um consenso na literatura em como classificar as formas clínicas, o que seria útil para definições sobre o manejo do paciente, assim como para monitorização de tratamento. O objetivo deste trabalho é identificar fatores associados à gravidade da Mucopolissacaridose tipo VI e, secundariamente, caracterizar o envolvimento do sistema nervoso central e alterações radiológicas em mãos e coluna lombar desses indivíduos. Foram incluídos 25 pacientes com diagnóstico confirmado de Mucopolissacaridose tipo VI que realizaram avaliação clínica, física, testagem de quoficiente de inteligência, ressonância magnética de cérebro, RX de mãos e coluna lombar e dosagem de glicosaminoglicanos urinários. Foram estudadas as seguintes variáveis: idade, idade de início dos sintomas, idade de diagnóstico bioquímico, consangüinidade, primeiros sintomas, peso e déficit de peso, altura e déficit de altura, QI total, potencial cognitivo, presença de atrofia cerebral, presença de megacisterna magna, presença de espaços perivasculares dilatados, hidrocefalia, lesão de substância branca, volume cerebral, volume ventricular, volume de líquor, tamanho de metacarpos, tamanho de vértebras lombares, alterações em vértebras lombares, giba lombar, ângulo radio-ulnar e dosagem de glicosaminoglicanos urinários. Os 25 pacientes eram oriundos de 20 famílias, das quais 4 (20%) eram consangüíneas. No momento da avaliação, a média de idade foi de 10,6 ± 4,5 anos, com mediana de idade de início de sintomas de 0,5 anos sendo que o primeiro sintoma mais citado foi giba lombar. A média de idade ao diagnóstico foi de 4,8 ± 3 anos. Os pacientes apresentaram uma média de déficit de peso de39,5±18,4% e de déficit de altura de 27,5±9,7%. A média de QI total da amostra foi de 75,3 ± 16,7, sendo que 31,2% da amostra apresentam retardo mental (QI total <70). Todos os pacientes que fizeram ressonância magnética de cérebro (n=21/25) apresentavam exame alterado, sendo a alteração mais freqüente a lesão de substância branca (n=21/21). Todos os pacientes que fizeram RX de mãos e coluna lombar (n=24/25) apresentaram exame alterado, sendo as principais alterações o encurtamento de metacarpos (n=24/24) e a presença de aumento da concavidade posterior dos corpos vertebrais (n=24/24). A giba lombar esteve presente em 16/24 (66%) pacientes e o aumento da angulação rádio-ulnar em 17/23 (74%) pacientes. A média dos níveis de glicosaminoglicanos urinários foi de 343,5 ± 200,1 μg/mg de creatinina. Encontramos correlação positiva entre idade e: idade de aparecimento dos sintomas, déficit de peso, déficit de altura, volume cerebral normalizado e lesão de substância branca normalizada. Não houve correlação entre excreção de glicosaminoglicanos na urina e as demais variáveis, nem diferença entre as variáveis considerando os grupos com (n=10/25) e sem (n=15/25) Terapia de Reposição Enzimática. A partir dos nossos dados concluímos que esta é uma amostra de pacientes possivelmente com a forma mais grave da doença já que tem idade precoce de aparecimento dos sintomas, elevada excreção de glicosaminoglicanos na urina e alta freqüência de alterações relacionadas com formas graves (encurtamento de metacarpos, giba lombar). É possível que devido a este motivo e pelo tamanho da amostra, não tenha sido encontrada correlação das variáveis estudadas com os níveis de glicosaminoglicanos na urina. Apesar disto, acreditamos que, para a construção de um possível escore de gravidade, esta variável deva ser considerada, assim como os déficits de altura e peso, idade de início, idade, se possível a realização de ressonância magnética, considerar também o volume cerebral normalizado e a lesão de substância branca normalizada. / Mucopolysaccharidosis type VI is a rare genetic disease characterized by the deficiency of the activity of the n-acetylgalactosamine-4-sulfatase enzyme causing an accumulation of glycosaminoglycans as well as of dermatan and chondroitin sulfate in several organs and tissues. Diagnosis is established based both on the increased excretion of dermatan sulfate in the urine and on the decreased enzyme activity. There are essentially two clinical forms: the most severe and the less severe form; however, there is no consensus in the literature as to how to classify clinical forms, which would be useful to define patient management and to monitor treatment. The main objectives of the present work were to identify factors associated to the severity of Mucopolysaccharidosis (MPS) type VI and to characterize the involvement of central nervous system and radiological alterations in hands and lumbar spine of MPS VI patients. Study participants were 25 patients with a confirmed diagnosis of MPS type VI who underwent a clinical and physical evaluation, as well as intelligence quotient testing, brain magnetic resonance, X-ray of hands and lumbar spine, and dosage of urinary glycosaminoglycans. The following variables were studied: age, age at onset of symptoms, age at biochemical diagnosis, consanguinity, early symptoms, weight, weight deficit, height, height deficit, total QI, cognitive potential, presence of cerebral atrophy, presence of megacisterna magna, presence of dilated perivascular spaces, hydrocephaly, white matter lesion, cerebral volume, ventricular volume, liquor volume, size of metacarpi, size of lumbar vertebrae, alterations in lumbar vertebrae, lumbar gibbus, radius-ulnar angle, and dosage of urinary glycosaminoglycans. The 25 patients came from 20 families; 4 (20%) of whom were consanguineous. At evaluation, mean age was 10.6 ± 4.5 years, and median age of onset of symptoms was 0.5 years; the most frequent early symptom was lumbar gibbus. Mean age at diagnosis was 4.8 ± 3 years. Mean weight deficit was 39.5±18.4%, and height deficit was 27.5±9.7%. Mean total IQ of the sample was 12 75.3 ± 16.7; 31.2% had mental retardation (total IQ <70). All the patients who underwent brain magnetic resonance (n=21/25) had altered exams, and the most frequent alteration was white matter lesion (n=21/21). All the patients who performed X-ray of hands and lumbar spine (n=24/25) had altered exams; the most frequent alterations were shortening of metacarpi (n=24/24) and the presence of increased posterior concavity of the vertebral bodies (n=24/24). Lumbar gibbus was found in 16/24 (66%) patients, and increased radius-ulnar angle was found in 17/23 (74%) patients. Mean level of urinary glycosaminoglycans was 343.5 ± 200.1 μg/mg of creatinine. Positive correlations were found between age and the following: age at onset of symptoms; weight deficit; height deficit; normalized cerebral volume and normalized white substance lesion. No correlation was found between the excretion of urine glycosaminoglycans and the remaining variables; no difference was found between variables considering groups receiving (n=10/25) or not (n=15/25) enzyme replacement therapy. From the data collected we concluded that the present sample included patients with possibly the most severe form of the disease, who showed early age of onset of symptoms, high excretion of glycosaminoglycans in the urine, and high frequency of alterations related to the severe forms of the disease (shortening of metacarpi, lumbar gibbus). It is possible that due to the above mentioned reason and the sample size, no correlation was found between the variables studied and the levels of urinary glycosaminoglycans. Nevertheless, it is our understanding that for the construction of a possible score of severity, this variable should be considered, just as height and weight deficits, age at onset, age, and if magnetic resonance is performed, normalized cerebral volume and normalized white matter lesion.

Les mucopolysaccharidoses (MPS), un sous-groupe des maladies de surcharge lysosomale, sont causées par le défice d'une enzyme lysosomale intervenant dans le catabolisme des glycosaminoglycanes. L'absence de dégradation de ces molécules entraîne leur accumulation dans les lysosomes conduisant à une souffrance cellulaire. La plupart des MPS s'accompagnent de désordres neurologiques. Les formes sévères de MPS I (défice en α-L-iduronidase (IDUA)) se caractérisent par des manifestations neurologiques sévères. Actuellement, les approches thérapeutiques pour les MPSI s'agitent de la greffe de moelle osseuse (GMO) ou de l'injection d'enzyme purifiée (TRE). La greffe de moelle osseuse haplo-identique et géno-identique peut stopperle processus de la maladie y compris la neurodégénérescence mais les taux de mortalité et de morbidité sont élevés. L'enzymothérapie substitutive n'est pas efficace contre les atteintes du système nerveux central (SNC) car l'enzyme ne traverse pas la barrière hématoencéphalique. Les lésions de surcharge lysosomale étant diffuses dans tout le SNC, l'objectif est d'apporter l'enzyme dans la totalité de l'encéphale. Ceci peut se concevoir grâce à la thérapie génique in situ en injectant des vecteurs viraux directement dans le parenchyme cérébral par une méthode stéréotaxique, créant ainsi une source intracérébrale d'enzyme. Les vecteurs AAV sont capables de transduire les neurones et les cellules gliales du SNC. Dans ce travail nous présentons un protocol prè-clinique de thérapie génétique avec des vecteurs AAV2.5-IDUA injectés dans le striatum des souris agées de 6-semaines. L'injection a été bilaterale. Nos résultats indiquent que le transfert de gène induit une expression persistante de l'IDUA dans les cellules et entraîne une disparition des lésions de surcharge. Nous avons démontré l'efficacité et faisabilité de cette approche therapeutique pour traiter les lesions de surchage dans le cerveau des souris MPSI. Ainsi, nous proposons l'association de ce protocol de thérapie génique avec une thérapie systemique (TRE ou GMO), dans un age precoce, comme une approche thérapeutique adéquate et efficace pour le traitement global du MPS I. / As mucopolissacaridoses (MPS) constituem um subgrupo de doenças lisossomais de depósito, causadas pela deficiência em uma enzima lisossomal envolvida no catabolismo de glicosaminoglicanos. A ausência de degradação destas moléculas leva ao seu acúmulo nos lisossomas, conduzindo a um processo de dano ou degeneração celular. A maior parte das MPS apresenta desordens neurológicas. As formas serveras de MPS I [déficite em α-L-iduronidase (IDUA)] caracterizam-se por manifestações neurológicas severas. Atualmente, as abordagens terapêuticas para MPSI resumem-se ao transplante de medula óssea (TMO) e à terapia de reposição enzimática (TRE). O TMO haplo-idêntico ou geno-idêntico pode desacelerar ou mesmo parar o processo patológico, inclusive a neurodegeneração. As taxas de mortalidade e morbidade, entretanto, são elevadas. A TRE não é eficaz contra o comprometimento do sistema nervoso central (SNC), já que a enzima não pode atravessar a barreira hemato-encefálica. As lesões de depósito lisossomal são difusas por todo o SNC. Assim, o objetivo é fornecer a enzima para todo ou quase todo o encéfalo. Isto pode ser alcançado através de terapia gênica in situ, injetando vetores virais diretamente no parênquima cerebral, através de método estereotáxico, criando assim uma fonte intracerebral da enzima. Os vetores derivados de vírus adeno-associados (AAV) são capazes de transduzir os neurônios e as células gliais do SNC. Neste trabalho, nós apresentamos um protocolo pré-clínico de terapia gênica com vetor AAV2.5-IDUA injetado via intra-estriatal, bilateralmente, em camundongos com 6 semanas de vida. Nossos resultados indicam que a transferência gênica induz uma expressão persistente de IDUA nas células e leva à reversão das lesões de depósito lisossomal na quase-totalidade do SNC. Assim, nós demonstramos a eficácia e a viabilidade desta abordagem terapêutica na correção e/ou prevenção das manifestações do SNC em um modelo murino de MPSI. Assim, sugerimos que a associação deste protocolo de terapia gênica com uma terapia sistêmica (ERT ou TMO), em idade precoce, poderia ser uma abordagem terapêutica adequada e eficaz para o tratamento global da MPSI. / Mucopolysaccharidosis (MPS) is a type of lysosomal storage disease, caused by a deficiency in lysosomal enzymes involved in glycosaminoglycan catabolism. The absence of degradation of these molecules leads to cellular damage or degeneration process. The majority of MPSs shows neurological disorders. Severe forms of MPSI (defficiency in α-L-iduronidase (IDUA)) are characterized by severe neurological manifestations. Currently, therapeutic approaches for MPSI are limited to bone marrow transplantation (BMT) and enzyme replacement therapy (ERT). Haplo-identical or geno-identical BMT is able to slow or stop the pathological process, including neurodegeneration. However, mortality and morbitiy rates are high. The ERT is not efficient to correct or prevent central nervous system (CNS) damage, since the enzyme is not able to cross the blood-brain barrier. Storage lesions could be diffusely found in all CNS. Thus, the aim is the widespread delivery of the enzyme for the whole brain. This can be reached through in situ gene therapy, by injecting viral vectors directly in brain parenchyma, through stereotaxical methods, creating a brain source of the enzyme. AAV vectors are able to transduce neurons and glial cells of the CNS. In the present work, we have established a gene-therapy pre-clinical protocol with AAV2.5-IDUA vector which have been administered bilaterally in the striatum of 6-weeks old mice. Our results indicate that gene transfer leads to persistent IDUA expression in the cells and to the reversion of storage lesions in almost all the CNS. We have demonstrated the effectiveness and viability of this therapeutic approach in the correction or prevention of storage lesions in the MPSI mice brain. Thus, we suggest that the association of this gene therapy protocol with systemic therapy (ERT or BMT), in early age, could be an adequate and efective therapeutic approach to the global treatment of MPSI.

Submitted by Carla Santos (biblioteca.cp2.carla@bahiana.edu.br) on 2018-10-19T17:54:47Z No. of bitstreams: 1 Disserta????o vers??o FINAL Marina Ferraz (3).pdf: 1502315 bytes, checksum: e98dc9fa59178eb9cbf8525fb6e678e7 (MD5) / Approved for entry into archive by JOELMA MAIA (ebmsp-bibliotecacp2@bahiana.edu.br) on 2018-10-19T19:08:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Disserta????o vers??o FINAL Marina Ferraz (3).pdf: 1502315 bytes, checksum: e98dc9fa59178eb9cbf8525fb6e678e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-19T19:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta????o vers??o FINAL Marina Ferraz (3).pdf: 1502315 bytes, checksum: e98dc9fa59178eb9cbf8525fb6e678e7 (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / este estudo objetiva avaliar a fun????o da m??o em pacientes com Mucopolissacaridose (MPS). M??todos: estudo anal??tico cross-seccional em dois grupos com idades de 8 e 21 anos: pacientes com MPS e indiv??duos sem MPS. Dados cl??nicos e demogr??ficos foram coletados de 15 indiv??duos com MPS e de 44 participantes sem MPS. A avalia????o da fun????o da m??o foi baseada na vers??o brasileira do MHQ. Para avaliar essa fun????o, foram apresentadas a pontua????o global, assim como as pontua????es de cada dom??nio, considerando os grupos. Resultados: a m??dia de idade do grupo MPS foi de 11,73 (4,39) e a idade do grupo comparativo foi 12,80 (3,96). Todos os indiv??duos avaliados foram capazes de completar o question??rio MHQ. O grupo sem MPS teve suas principais caracter??sticas sociodemogr??ficas semelhantes ao grupo sem MPS. O grupo com MPS demonstrou comprometimento importante da fun????o da m??o. O dom??nio Fun????o da m??o direita de 66,00 ?? 23,05 (versus 93,18 ??11,46); Fun????o da m??o esquerda 62,33 ?? 20,86 (versus 83,91 ?? 17,58); AVD conjunto 45,60 ?? 29,88 (versus 95,78 ?? 8,49); Escola 56,00 ?? 32,68 (versus 95,68 ?? 11,08); Dor 20,67 ?? 30,87 (versus 98,77 ?? 3,58); Apar??ncia m??o direita 77,80 ?? 11,16 (versus 71,59 ?? 21,37); Apar??ncia m??o esquerda 77,80 ?? 11,16 (versus 71,51 ?? 20,92); Satisfa????o m??o direita 74,47 ?? 27,12 (versus 94,21 ?? 14,94); Satisfa????o m??o esquerda 74,67 ?? 27,24 (versus 98,77 ?? 3,59). Conclus??o: indiv??duos afetados pela MPS apresentam pontua????es mais baixas na avalia????o da fun????o da m??o, atividades da vida di??ria, atividades escolares e dor. Apenas nos dom??nios de Est??tica e Apar??ncia os grupos possu??ram resultados similares. Trata-se de uma avalia????o de m??o com um question??rio subjetivo de aplicabilidade ampla, validado para portadores de MPS e com grupo compara????o usando popula????o an??loga.

A Mucopolisacaridose tipo I é uma doença lisosomal caracterizada pela deficiência de a-L-iduronidase (IDUA), que é responsável pela degradação de glicosaminoglicanos (GAGs). Esta deficiência leva ao acúmulo de dermatan e heparan sulfato nos lisossomos. Atualmente, os tratamentos disponíveis envolvem transplante de medula óssea e terapias de reposição enzimática que são limitadas em seus efeitos. Neste trabalho, camundongos nocaute (KO) para o gene IDUA (gentilmente fornecidos pela Dr. Elizabeth Neufeld, UCLA) foram tratados com um vetor nonviral contendo cDNA IDUA humano (pRIDUA). Os camundongos KO foram transfectados através de injeção hidrodinâmica pRIDUA na veia caudal (iv, n = 3) ou por injeção intraperitoneal de complexos pRIDUA/Superfect (ip, n = 3). A acumulação de GAGs foi medida nos rins, baço, pulmões, cérebro e fígado; atividade de IDUA foi analisada nos órgãos. A expressão de IDUA também foi analisada nos órgãos por RT-PCR. A concentração de GAGs nos órgãos foi diferente entre KO e camundongos normais. No baço, níveis de GAGs foram significativamente mais baixos em camundongos KO tratados iv comparando com o grupo KO sem tratamento. O RT-PCR mostrou amplificação do cDNA IDUA em todos órgãos dos camundongos KO ambos tratados por iv ou ip. Os resultados mostram atividade da enzima nos mesmos órgãos analisados (principalmente no baço, cérebro e pulmão). Estes dados sugerem que o transgene é expresso nos órgãos dos camundongos KO tratados ip ou iv com pRIDUA. Este tipo de transfecção pode ser uma ferramenta útil para protocolos não-virais de terapia de gene de MPS. / Mucopolysaccharidosis I is a lysosomal disorder characterized by deficiency of a-L-iduronidase (IDUA), which is responsible for the degradation of glycosaminoglycans (GAGs). This deficiency leads to accumulation of dermatan and heparan sulphate on lysosomes. Presently, available treatments involve bone marrow transplantation and enzyme replacement therapies which are however limited in their effects. In this work, knockout (KO) MPS I mice (gently provided by Dr Elizabeth Neufeld, UCLA) were treated with a nonviral vector with the human IDUA cDNA. KO mice were transfected with by hydrodynamic injection of pRIDUA in the caudal vein (iv, n = 3) or by intraperitoneal injection of pRIDUA/Superfect complexes (ip, n = 3). GAG accumulation was measured in the kidneys, spleen, lungs, brain and liver; IDUA activity was analyzed in the organs. The expression of IDUA was also analyzed in the organs by RT-PCR. The concentration of GAGs in the organs was different between KO and normal mice. In the spleen, however, GAGs levels were significantly lower in KO mice treated iv with pRIDUA than in control KO. RT-PCR showed amplification of IDUA cDNA in all organs of the KO mice both treated by iv and ip. The results show enzyme activity in the same the organs analyzed (specially in spleen, brain and lung). These data suggest that the transgene is expressed in the organs of KO mice treated ip or iv with pRIDUA. This kind of transfection may be a useful tool for non-viral protocols of gene therapy of MPS.

A Mucopolisacaridose tipo I é uma doença lisosomal caracterizada pela deficiência de a-L-iduronidase (IDUA), que é responsável pela degradação de glicosaminoglicanos (GAGs). Esta deficiência leva ao acúmulo de dermatan e heparan sulfato nos lisossomos. Atualmente, os tratamentos disponíveis envolvem transplante de medula óssea e terapias de reposição enzimática que são limitadas em seus efeitos. Neste trabalho, camundongos nocaute (KO) para o gene IDUA (gentilmente fornecidos pela Dr. Elizabeth Neufeld, UCLA) foram tratados com um vetor nonviral contendo cDNA IDUA humano (pRIDUA). Os camundongos KO foram transfectados através de injeção hidrodinâmica pRIDUA na veia caudal (iv, n = 3) ou por injeção intraperitoneal de complexos pRIDUA/Superfect (ip, n = 3). A acumulação de GAGs foi medida nos rins, baço, pulmões, cérebro e fígado; atividade de IDUA foi analisada nos órgãos. A expressão de IDUA também foi analisada nos órgãos por RT-PCR. A concentração de GAGs nos órgãos foi diferente entre KO e camundongos normais. No baço, níveis de GAGs foram significativamente mais baixos em camundongos KO tratados iv comparando com o grupo KO sem tratamento. O RT-PCR mostrou amplificação do cDNA IDUA em todos órgãos dos camundongos KO ambos tratados por iv ou ip. Os resultados mostram atividade da enzima nos mesmos órgãos analisados (principalmente no baço, cérebro e pulmão). Estes dados sugerem que o transgene é expresso nos órgãos dos camundongos KO tratados ip ou iv com pRIDUA. Este tipo de transfecção pode ser uma ferramenta útil para protocolos não-virais de terapia de gene de MPS. / Mucopolysaccharidosis I is a lysosomal disorder characterized by deficiency of a-L-iduronidase (IDUA), which is responsible for the degradation of glycosaminoglycans (GAGs). This deficiency leads to accumulation of dermatan and heparan sulphate on lysosomes. Presently, available treatments involve bone marrow transplantation and enzyme replacement therapies which are however limited in their effects. In this work, knockout (KO) MPS I mice (gently provided by Dr Elizabeth Neufeld, UCLA) were treated with a nonviral vector with the human IDUA cDNA. KO mice were transfected with by hydrodynamic injection of pRIDUA in the caudal vein (iv, n = 3) or by intraperitoneal injection of pRIDUA/Superfect complexes (ip, n = 3). GAG accumulation was measured in the kidneys, spleen, lungs, brain and liver; IDUA activity was analyzed in the organs. The expression of IDUA was also analyzed in the organs by RT-PCR. The concentration of GAGs in the organs was different between KO and normal mice. In the spleen, however, GAGs levels were significantly lower in KO mice treated iv with pRIDUA than in control KO. RT-PCR showed amplification of IDUA cDNA in all organs of the KO mice both treated by iv and ip. The results show enzyme activity in the same the organs analyzed (specially in spleen, brain and lung). These data suggest that the transgene is expressed in the organs of KO mice treated ip or iv with pRIDUA. This kind of transfection may be a useful tool for non-viral protocols of gene therapy of MPS.

A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma doença genética autossômica recessiva, causada pela deficiência da enzima lisossomal α-L-iduronidase (IDUA), envolvida na degradação de dermatan e heparan sulfato. O acúmulo desses substratos nas células provoca inúmeras e variadas manifestações clínicas, acarretando diferentes formas da doença, as quais estão divididas de acordo com a sua gravidade: forma atenuada (Síndrome de Scheie – MPS I S), forma intermediária (Síndrome de Hurler-Scheie – MPS I SH) e forma grave (Síndrome de Hurler – MPS I H). O diagnóstico molecular precoce e preciso pode ser feito pela análise de DNA. Entretanto, como essa abordagem despende bastante tempo e recursos, procurou-se estabelecer uma estratégia mais eficiente de diagnóstico molecular. Inicialmente foi feita a comparação entre a metodologia tradicional e a análise por RNA através de levantamentos comparativos de tempo e custos de ambas as metodologias. A seguir, foi realizada a padronização e a validação dessa técnica. A padronização foi realizada em plasmídeo contendo cDNA de IDUA e a sua validação foi feita utilizando-se sangue e/ou fibroblastos de pacientes com diagnóstico molecular já estabelecido pela metodologia tradicional. Finalmente, foi sugerida uma nova abordagem otimizada de análise de DNA através da análise das freqüências de mutações descritas na literatura. O estudo do RNA pareceu, num primeiro momento, bastante vantajoso, sendo realizado em menos tempo e com custo reduzido para a genotipagem completa do gene. Para pesquisa das mutações comuns, a análise por RNA teve um custo mais alto, porém uma redução de 60% no tempo de processamento. Passou-se para a padronização da técnica, que foi realizada com sucesso. Entretanto, na etapa de validação observou-se que em pacientes com mutações sem sentido ou que alteram o sítio de splice, não são corretamente diagnosticados através dessa metodologia. Apenas as mutações com sentido trocado aparecem claramente, porém ainda assim pacientes heterozigotos compostos para essas mutações e uma mutação sem sentido são incorretamente diagnosticados como homozigotos, devido à falha de amplificação do alelo com mutação sem sentido. Como a abordagem proposta inicialmente não foi satisfatória, procurou-se uma estratégia otimizada de análise de DNA através do seqüenciamento direto de éxons com maior freqüência de mutações. Essa nova abordagem utilizando DNA ainda necessita ser validada em uma amostra de pacientes para que se possa conhecer o seu real impacto no tempo e custo do diagnóstico molecular de pacientes com MPS I. / Mucopolisaccharidosis type I (MPS I) is an autosomal recessive genetic disorder caused by the deficiency of the lysosomal enzyme α-L-iduronidase (IDUA), responsible for the degradation of dermatan and heparan sulfate. The storage of these undegraded or partially degraded substrates causes the various clinical manifestations of the disease that can be classified into three main forms: Scheie Syndrome (MPS I S), the attenuated form; Hurler- Scheie Syndrome (MPS I HS), the intermediate form; and Hurler Syndrome (MPS I H), the severe form. Early and precise molecular diagnosis can be performed by DNA analysis. However, as this methodology is time and resource-consuming, more efficient approaches are needed. Initially, a comparison between the traditional DNA analysis and RNA-based analysis was performed for each step of both techniques. Then, the RNA-based technique was set up using a plasmid with IDUA cDNA and validated on patients with molecular diagnosis already performed by DNA analysis. Finally, an optimized strategy for DNA-based analysis based on the mutation frequencies was proposed. In comparison with DNA-based analysis, RNA studies seem more advantageous, as it is less expensive and faster for whole gene sequencing. For the screening of common mutations it is more expensive but 60% less time-consuming. This technique was successfully set-up. However, at the validation step it was noticed that nonsense and splice site mutations are not correctly diagnosed by this methodology. Missense mutations can be clearly identified even though compound heterozygotes with nonsense mutations are wrongly diagnosed as homozygotes due to amplification failure of the nonsense carrying allele. As this approach was considered unsuitable for the analysis of MPS I patients, a new optimized strategy based on direct sequencing of selected exons was suggested. This approach still needs to be validated in a sample of patients so that its real impact on molecular diagnosis of MPS I can be established.

Mucopolissacaridose tipo II (MPS II) é uma doença de depósito lisossômico, que possui herança ligada ao cromossomo X, causada pela deficiência da enzima iduronato-2-sulfatase envolvida na degradação dos glicosaminoglicanos (GAGs) dermatan e heparan sulfato. Os GAGs parcialmente degradados acumulam-se nos lisossomos, levando a disfunção celular, tecidual e orgânica. Os mecanismos envolvidos na fisiopatologia desta doença não estão completamente esclarecidos. Considerando que a geração de radicais livres está envolvida na patogênese de várias doenças, inclusive em alguns erros inatos do metabolismo, o objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros de estresse oxidativo em pacientes com MPS II, antes e durante os seis primeiros meses da terapia de reposição enzimática (TRE). Foram verificados níveis aumentados de malondialdeído (MDA) e de grupamentos carbonila plasmáticos assim como da atividade da catalase eritrocitária (CAT) em pacientes com MPS II antes do tratamento quando comparado com os controles. Por outro lado, o conteúdo de grupamentos sulfidrila e o estado antioxidante total (TAS) plasmáticos estavam significativamente diminuídos, enquanto a atividade da superóxido dismutase (SOD) eritrocitária não estava alterada antes do início do tratamento quando comparado com os controles. Durante a TRE, houve uma redução significativa nos níveis de MDA e um aumento significativo de grupamentos sulfidrila, quando comparados com o pré-tratamento. Ainda, foi analisado o dano ao DNA em leucócitos periféricos através do ensaio cometa em pacientes com MPS II no pré-tratamento e durante a TRE. Foi encontrado um aumento significativo no dano ao DNA antes do tratamento quando comparado com os controles e a TRE levou à significante diminuição desse dano quando comparado com o prétratamento. Além disso, foi verificada uma correlação positiva significativa entre o dano ao DNA e os níveis de MDA, assim como com o conteúdo de grupamentos carbonila. Nossos resultados mostram que pacientes com MPS II estão sujeitos a dano oxidativo a lipídios, proteínas e DNA e, pioneiramente, mostram que a TRE é capaz de protegê-los contra esses danos. / Mucopolysaccharidosis type II (MPS II) is a lysosomal storage disease, which has Xlinked inheritance, caused by deficiency of iduronate-2-sulfatase enzyme involved in degradation of glycosaminoglycans (GAGs) dermatan and heparan sulfate. The partially degraded GAGs accumulate in lysosomes, leading to cellular, tissue and organic dysfunction. The mechanisms involved in the pathophysiology of this disease are not completely understood. Considering that the generation of free radicals is involved in the pathogenesis of many diseases, including some inborn errors of metabolism, the aim of this study was to evaluate oxidative stress parameters in patients with MPS II, before and during the first six months of enzyme replacement therapy (ERT). It was veified significantly increased levels of malondialdehyde (MDA) and carbonyl group content in plasma as well as erythrocyte catalase (CAT) activity in patients with MPS II before treatment when compared with controls. On the other hand, plasma sulfhydryl group content and total antioxidant status (TAS) were significantly reduced, while erythrocyte superoxide dismutase (SOD) activity was not altered before the beginning of treatment when compared to controls. During ERT, there was a significant reduction in MDA levels and a significant increase in sulfhydryl groups, when compared to pretreatment. Also, it was analyzed the DNA damage in peripheral leukocytes by the comet assay in MPS II patients at pretreatment and during ERT. It was verified a significant increase in DNA damage before treatment when compared with controls and ERT induced a significant reduction of this damage compared to pretreatment. Furthermore, we observed a significant positive correlation between DNA damage and MDA levels as well as with carbonyl group content. Our results show that MPS II patients are subject to lipid, protein and DNA oxidative damage and, for the first time, show that ERT is able to protect them against such damage.

Introdução:Mucopolissacaridose tipo II é uma doença lisossômica causada pela deficiência da enzima idounato-2-sulfatase. A incidência de MPS II é muito baixa, geralmente menos de 1 caso para cada 1.000.000 recém-nascidos. Até o presente momento, cerca de 340 mutações foram identificadas no gene da idorunatosulfatase. Objetivo: O presente trabalho teve como objetivo principal identificar as alterações moleculares presentes em 149 pacientes brasileiros e sul americanos com diagnóstico bioquímico de MPS II. Métodos: Após a realização do protocolo inicial proposto e que incluía o sequenciamento completo do gene IDS, alguns pacientes não apresentaram alterações e foram incluídos num protocolo adicional para casos “especais”. Resultados: Uma deleção de 178pb foi encontrada na região promotora do gene, em 2 pacientes que não apresentaram alterações em região codificante, bem como outros 2 pacientes apresentaram um polimorfismo na mesma região, que nunca havia sido relatado em pacientes com MPS II. A detecção de uma deleção em 3 pacientes através da técnica de PCR convencional,exon por exon, nos mostrou que a deleção se estendia da região proximal do gene IDS até a região dos genes FRAXA e FRAXE, contudo análises adicionais, através de SNP-array, confirmaram a deleção restrita a estas regiões em 2 pacientes e identificaram a deleção total retrita ao gene IDS em outro. Após a análise de 105 pacientes com MPS II, 30 novas mutações foram encontradas o que demonstra uma grande heterogeneidade genica. Conclusão: Tais análises são importantes para elucidar o defeito básico e assim poder identificar portadoras nas famílias, o que tem uma importância fundamental para o aconselhamento genético, diagnóstico pré-natal e prevenção de novos casos. Adicionalmente, a informação sobre o defeito genéticomolecular é muito importante para a predição do fenótipo e consequentemente para a definição da melhor estratégia de tratamento. / Background: Mucopolysaccharidosis type II is a lysosomal disease caused by deficiency of the enzyme idounate-2-sulfatase. The incidence of MPS II is very low, usually less than 1 case per 1 million newborns. To date, about 340 mutations have been identified in the IDS gene. Objective: This study aimed to identify the molecular alterations present in 149 Brazilian and South American patients with biochemical diagnosis of MPS II. Methods: After molecular analysis using the initial protocol proposed, wich included complete sequencing of the IDS gene, someof the patients showed no DNA alterations of the gene coding region and were included an additional protocol for “special” cases. Results: A deletion of 178pb was found in the promoter region of the gene in two patients. An other 2 patients had a polymorphism in the same region, which had never been reported in patients with MPS II. A deletion was observed in 3 patients by conventional PCR, exon by exon, which extended from the proximal IDS gene until the fagile sites FRAXA and FRAXE. Additional analyzes using SNP-array confirmed the deletion of those regions in two patients and have identified the full deletion restricted to IDS in another. After analysis of 105 patients with MPS II, 30 new mutations were found which shows a broad genomic heterogeneity. Conclusion: Such analyzes are important to elucidate the basic defect and thus enable to identify carriers in families, which is of fundamental importance for genetic counseling, prenatal diagnosis and prevention of new cases. In addition, information about the molecular genetic defect is very important for the prediction of phenotype and thus for defining the best tstrategy for treatment.