Cirurgia Genética

Symposium III

Objeto:

trata do uso e desenvolvimento de tecnologias das mais diversas áreas do conhecimento, no manejo da ferramenta CRISPR-Cas9, mas que possam servir eventualmente de fundamento para a aplicação em diagnóstico, manejo e tratamento de pacientes.

Inscrições: https://forms.gle/SxctRK8FVTXfLKBV8
Informações: acm@acm-itea.org

Simposistas

Tema: Uso do Paulistinha Naa15 knockout como modelo de estudo de doenças congênitas cardíacas

Mutações no gene Naa15 tem sido identificadas em recém-nascidos com uma variedade de doenças cardíacas congênitas, como a Tetralogia de Fallot, síndrome hipoplástica ventricular esquerda e direita, arritmias e defeitos do septo cardíaco. NAA15 expressa uma proteína auxiliadora essencial do complexo de acetilação N-terminal A (NatA) responsável por adicionar grupos acetil a peptídeos recém traduzidos.
Apesar dessa modificação proteica pós-traducional ser bastante prevalente, suas proteínas alvo em cardiomiócitos não foram identificados. Até o momento, nenhum modelo animal foi desenvolvido e, consequentemente, os fenótipos resultantes de seu completo knockout (KO) durante a cardiomiogênese em vertebrados são desconhecidos.
Sendo assim, mutações nos dois ortólogos da Naa15 do paulistinha foram criadas usando a técnica CRISPR/Cas9. Destes, 100% dos embriões duplo KO (DKO) morrem até o sexto dia de desenvolvimento com malformações cardíacas.
Especificamente, os animais DKO desenvolveram hipoplasia ventricular, problemas de relaxamento e arritmias.
Outro fenótipo observado é a redução no número de cardiomiócitos resultado de um bloqueio da proliferação celular.
A reexpressão constitutiva do Naa15 nos cardiomiócitos, especificamente, recupera os efeitos do DKO. Sendo assim, nosso estudo cria o primeiro modelo animal com deficiência de Naa15 e coloca em ênfase o papel central do NAA15 em patologias congênitas dos cardiomiócitos.

Currículo acadêmico

EDUCATIONAL EXPERIENCE

Sept/2020 – Present Postdoctoral fellowBoston Children’s Hospital/ Harvard Medical School – Boston – MA – USA

Project: The role of NatA in the zebrafish cardiac development.

Advisor: Caroline Burns and Geoff Burns

Aug/2015 – August/2020 Ph.D. in Biology (Molecular, Cellular, and Developmental Biology)

University of Kentucky – Lexington – KY – USA

Project: Characterization of Siah E3 Ubiquitin Ligase Function During the Development of the Visual System in Zebrafish.

Advisor: Jakub K. Famulski

GPA: 3.939/4.0

Mar/2013 – Mar/2015 Master of Science in General Biology (Cell, Structural and

Functional Biology)

São Paulo State University (UNESP) – Botucatu – SP – Brazil

Thesis Title: “Structural and Molecular Changes of Cardiac Muscle in Rats from Dysfunction to Heart Failure”

Advisor: Prof. Dra. Maeli Dal Pai

GPA: 4.0/4.0

Mar/2008 – Dec/2012 Bachelor of Science in Biology

São Paulo State University (UNESP) – Botucatu – SP – Brazil

Thesis Title: “Expression of genes of the IGF-1/PI3K/Akt/mTOR pathway in plantaris muscle of rats with heart failure undergoing aerobic training”

Advisor: Prof. Dra. Maeli Dal Pai

Overall Grade: 3.386/4.0

Mar/2008 – Dec/2011 Full Teaching credentials in Biological sciences.

São Paulo State University (UNESP) – Botucatu – SP – Brazil

Book Title: “Fruits and their frugivorous (Frutas e seus frugívoros)”

Advisor: Prof. Dra. Lucia Maria Paleari

Overall Grade: 3.386/4.0

SCHOLARSHIPS/FELLOWSHIPS

• Aug/2019 – Jul/2020 Morgan Graduate Fellowship – Biology department – University of Kentucky.
• Aug/2015 – Jul 2019 LASPAU-Administered Science Without Borders PhD Fulbright scholarship.
• Mar/2013 – Mar/2015 Federal Agency for Support and Evaluation of Graduate Education (CAPES) – Master’s degree scholarship;
• Aug/2011 – Dec/2012 São Paulo Research Foundation (FAPESP) – Scholarship for Undergraduate Research Assistant.
• Aug/2010 – Jul/2011 São Paulo Research Foundation (FAPESP) – Scholarship for Undergraduate Research Assistant.

GRANTS AND AWARDS

• Event “Taste of STEM” (2020) was awarded in the Multicultural and Inclusion Grant from the Student Government Organization at the University of Kentucky.
• Research awarded in the 2019 Ribble Mini-grant Competition for financial support:

Piedade, W.P., Famulski J.K. (2019). Confirmation of Siah E3 Ubiquitin Ligases Polyubiquitination of CDHR1a During Visual System Development in Zebrafish (Danio rerio)

• Director of Graduate Studies (DGS) nomination to apply for the Presidential Fellowship for 2019.
• Poster presentation awarded at 32nd Annual Spring Neuroscience Research Day.

Piedade, W.P., Koch, F. Majeed, Z., Brailoiu, E., Blümich, S.L.E., Putman, R., and

Cooper, R.L. (2016). Sensitivity of presynaptic pH on synaptic transmission:

Differences in evoked and spontaneous release. Bluegrass Chapter of Society for

Neuroscience annual meeting. Lexington, KY. April, 21

• Research awarded in the 2017 Ribble Mini-grant Competition for financial support:

Piedade, W.P., Famulski J.K. (2017). Characterization of Siah E3 Ubiquitin Ligases During Specification and Development of the Visual System in Zebrafish (Danio rerio).

• Poster presentation awarded at 34th Annual BGSFN Spring Neuroscience Day.

Piedade, W.P., Famulski J.K. (2018). Siah E3 Ubiquitin Ligase Targets Nlz2 for Proteasomal Degradation to Indirectly Regulate Pax2 Expression During Retinal Morphogenesis. Bluegrass Chapter of Society for Neuroscience annual meeting. Lexington, KY. April, 13.

• Honorable Mention at the XXIV Congresso de Iniciação Científica da UNESP (2012)
• Best oral presentation at the XXIII Congresso de Iniciação Científica da UNESP (2011)
• Best poster presentation in X Workshop da Pós-Graduação, UNESP (2011)

PUBLICATIONS

• PIEDADE, W.P. and FAMULSKI, J.K., “E3 ubiquitin ligase-mediated regulation of vertebrate ocular development; new insights into the function of SIAH enzymes” Biochem Soc Trans. 2021. doi:10.1042/BST20200613.

• PIEDADE, W.P., TITIALII-TORRES, K., MORRIS, A. and FAMULSKI, J.K., “Proteasome-mediated regulation of Cdhr1a by Siah1 modulates photoreceptor development and survival in zebrafish” Front Cell Dev Biol. 2020. doi: 10.3389/fcell.2020.594290.

• WEAVER, M., PIEDADE, W.P., MESHRAM, N.N. and FAMULSKI, J.K., “Hyaloid vasculature and mmp2 activity play a role during optic fissure fusion in zebrafish” 2020, Scientific reports. 2020. doi: 10.1038/s41598-020-66451-6.

• PIEDADE W.P., VEITH S., FAMULSKI J.K., “Ubiquitin-mediated proteasome degradation regulates optic fissure fusion”, Biol Open. 2019 Jun 17;8(6). pii: bio044974. doi: 10.1242/bio.044974.

• CARRARA N.*, WEAVER M.*, PIEDADE W.P.*, VOCKING O., FAMULSKI J.K., “Spatiotemporal characterization of optic fissure basement membrane suggests nidogen as a potential initiating factor during fissure fusion”, Dev Biol. 2019 Aug 1;452(1):43-54. doi: 10.1016/j.ydbio.2019.04.012. Epub 2019 Apr 26. *co-first author

• AGUIAR A.F., VECHETTI-JÚNIOR I.J., SOUZA R.W., PIEDADE W.P., PACAGNELLI F.L., LEOPOLDO A.S., CASONATTO J., E DAL-PAI-SILVA M., “Nitric oxide synthase inhibition impairs muscle regrowth following immobilization”, Nitric Oxide, vol. 69, p. 22–27, set. 2017. DOI: 10.1016/j.niox.2017.07.006

• SOUZA, R. W. A., FERNANDEZ, G. J., CUNHA, J. P. Q., PIEDADE, W. P., SOARES, L. C., SOUZA, P. A. T., DE CAMPOS D.H., OKOSHI K., CICOGNA A.C., DAL-PAI-SILVA M., CARVALHO, R. F. Regulation of cardiac microRNAs induced by aerobic exercise training during heart failure. American Journal of Physiology – Heart a and Circulatory Physiology, 309(10), H1629–H1641. 2015 DOI: 10.1152/ajpheart.00941.2014

• SOUZA P.A.T., SOUZA R.W.A., SOARES L.C., PIEDADE W.P., et al. Aerobic Training Attenuates Nicotinic Acetylcholine Receptor (Nachr) Changes in The Diaphragm Muscle During Heart Failure. Journal of Histology and Histopathology. 2014 DOI: 10.14670/HH-11-581

• CARANI, F. R.; DURAN, B. O. S.; PIEDADE, W. P.; COSTA, F.A.A.; ALMEIDA-VAL, V.M.F.; DAL-PAI, M. Expression of growth-related factors in skeletal muscle of Pirarucu (Arapaima gigas) Durant growth. J Aqua Res Development. 2014. DOI: 10.4172/2155-9546.1000272

• SOUZA R.W.A., PIEDADE W.P., SOARES L.C., SOUZA P.A.T., AGUIAR A.F., et al. Aerobic Exercise Training Prevents Heart Failure-Induced Skeletal Muscle Atrophy by Anti-Catabolic, but Not Anabolic Actions. PLoS One. Oct 17;9(10):e110020. 2014. DOI: 10.1371/journal.pone.0110020. eCollection.

• ALVES SOUZA, R. W.; AGUIAR, A. F.; VECHETTI-JUNIOR, I. J.; PIEDADE, W. P.; ROCHA CAMPOS, G. E.; DAL-PAI, M. Resistance training with excessive training load and insufficient recovery alters skeletal muscle mass-related protein expression. J Strength Cond Res. Aug;28(8):2338-45. 2014. DOI: 10.1519/JSC.0000000000000421.

• CARANI, F. R.; DURAN, B. O. S.; PAULA, T. G.; PIEDADE, W. P.; DAL-PAI, M. Morphology and expression of genes related to skeletal muscle growth in juveniles of pirarucu (Arapaima gigas, Arapaimatidae, Teleostei). Acta Scientiarum. Animal Sciences, v. 35, p. 219-226, 2013. DOI: 10.4025/actascianimsci.v35i3.18219

Tema: Sistema CRISPR/Cas e perspectivas de aplicações em diferentes áreas do conhecimento

A tecnologia de edição genômica CRISPR/Cas, desenvolvida a partir do sistema imune bacteriano, vem revolucionando diversas áreas do conhecimento. Considerado uma técnica simples, com alta especificidade e de fácil uso, o sistema CRISPR/Cas permite a manipulação genética de diversas espécies vegetais, microrganismos, animais e também humanos. Com isso, a técnica fornece uma oportunidade de aprimorar os organismos alvos de forma rápida e eficiente. Os avanços recentes relacionados à descoberta de organismos variantes e engenharia das enzimas Cas tem aumentado ainda mais a especificidade e efetividade da tecnologia, bem como permitido formas de entrega das biomoléculas de forma mais adequada, além de permitir outras aplicações do sistema CRISPR/Cas, tais como a regulação de genes e detecção dos sítios de ação em vias metabólicas específicas.

Currículo acadêmico

Engenheiro Agrônomo pela Universidade Estadual de Londrina (UEL) (2001), Mestrado em Genética e Biologia Molecular pela UEL (2003), Doutorado em Agronomia pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) (2006) e MBA em Agronegócios pela Universidade de São Paulo (ESALQ/USP).
Pesquisador Visitante no Rothamsted Research (UK) (2010) e Plant Gene Expression Center (ARS/USDA) (2013).
Membro titular da CTNBio (2017-presente), Presidente do Portfólio Biotecnologia Avançada aplicada ao Agronegócio (BioTecAgro) da Embrapa (2020-presente). Desde 2007 é pesquisador na Embrapa Agroenergia e suas áreas de atuação são bioquímica de plantas, biologia molecular e genética, atuando nas seguintes temáticas: tolerância a seca, transformação genética, edição gênica, senescência, modificação da parede celular de plantas, melhoria da biomassa, acúmulo de açúcares, cana-de-açúcar, Setaria viridis e bioenergia.

Tema: Edição do gene TFAM pela tecnologia CRISPR-Cas9 em modelo bovino e humano

As doenças mitocondriais são um grupo clinicamente heterogêneo comum nas populações pediátrica e adulta. São causadas por defeitos nos processos de fosforilação oxidativa, apoptose e falha de suprimento bioenergético essencial para as mitocôndrias. Surgem como resultado da disfunção da cadeia respiratória mitocondrial e podem ser causadas por mutação de genes codificados pelo DNA nuclear (nDNA) ou DNA mitocondrial (mtDNA).
A fim de entender os mecanismos mitocondriais, uma compreensão aprimorada do papel molecular, da sinalização celular e da comunicação dos dois genomas se faz necessária. Neste contexto, investigamos o gene TFAM que é um membro da subfamília HMGB que se liga a promotores do mtDNA, considerado um dos genes mais importantes na mecânica mitocondrial, sendo essencial na manutenção, replicação e transcrição do mtDNA.
Realizamos a edição do gene TFAM pela tecnologia CRISPR-Cas9 em células bovinas e humanas a fim de compreender seu papel na manutenção da integridade do mtDNA.
Nossos resultados sugerem que o gene TFAM é fundamental para a manutenção e função mitocondrial devido à sua interferência atividade mitocondrial e na estabilidade do número de cópias do DNA mitocondrial.

Currículo acadêmico

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Fundação de Ensino Octávio Bastos (2010). Com iniciação científica nas áreas de Anatomia/Histologia/Morfologia com bolsa FAPESP (2009/52507-6). Mestrado em Ciências pela Universidade de São Paulo (FMVZ/USP), bolsa FAPESP (2011-2012) área de concentração células-tronco e biologia molecular. Doutorado em Ciências pela Universidade de São Paulo (FMVZ/USP), bolsa CNPq (2013-2016) com enfoque em genética mitocondrial e edição de genes pela tecnologia CRISPR-Cas9. Pós-doutorado em Ciências pela Universidade de São Paulo (FMVZ/USP), bolsa FAPESP (2017-2021) com foco em tecnologia de edição de genes por CRISPR-Cas9 em modelo bovino e humano.
Tem experiência na área de engenharia genética, atuando com os seguintes temas: biologia celular e molecular, genética mitocondrial, estratégias de edição gênica por knock-out e knock-in pela tecnologia CRISPR Cas9 (desenho dos gRNAs, produção de DNA doador, tecnologia base editing, transfecção, citometria de fluxo (sorting), PCR, testes de atividade celular in vitro e clonagem de linhagem celulares editadas).
Realizou três estágios no exterior, no Mestrado desenvolveu a expressão gênica de células-tronco hematopoiéticas e treinamento com a tecnologia de edição gênica TALENS na Universidade da Carolina do Norte, Raleigh, Estados Unidos, bolsa FAPESP/BEPE (2012). No doutorado (bolsa COFECUB/USP- 2014) e pós-doutorado (bolsa FAPESP/BEPE 2019) desenvolveu diferentes estratégias de edição gênica (knock-out e knock-in/ base editing) em modelo bovino e humano no laboratório Structure and Instabilité des Genomes/ Muséum National d’Histoire Naturelle, MNHN, Paris, França.
Ministra aulas de Genética, Biologia Celular, Patologia e Biologia Molecular no Centro Universitário da Fundação de Ensino Octávio Bastos (2015 até atualmente). Desde de 2010 publicou 31 artigos científicos revisados por pares, sendo 6 deles como primeiro autor nas áreas de morfologia, biologia celular, molecular e genética, engenharia genética pela ferramenta CRISPR-Cas9, metabolismo mitocondrial e células-tronco.