Ferramentas Bioinformáticas Baseadas em Abordagens de Biologia de Sistemas para Estudo de Doenças Complexas

A neurodegeneração, caracterizada pela deterioração progressiva dos neurônios, está associada a diversas doenças debilitantes, como o comprometimento cognitivo leve (MCI, do inglês Mild Cognitive Impairment), a Doença de Alzheimer (DA), a Doença de Parkinson (DP) e outras formas de demência. Compreender os mecanismos moleculares e as interações celulares envolvidos nessas condições exige uma abordagem que integre dados ômicos complexos de diferentes camadas biológicas. Este projeto tem como objetivo desenvolver métodos de biologia de sistemas integrados a técnicas de machine learning para a análise de dados genômicos e transcriptômicos, possibilitando a construção de conhecimento ainda não elucidado sobre os processos neurodegenerativos na DA e na DP. Serão utilizados dados em larga escala, de origem genômica e transcriptômica, provenientes das iniciativas Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (n = 809) e Parkinson's Progression Markers Initiative (n = 1.932), para realizar análises de expressão gênica diferencial, co-expressão gênica, co-expressão diferencial e detecção de locos de características quantitativas. As análises permitirão identificar módulos funcionais e destacar mecanismos dinâmicos de regulação gênica e vias biológicas que contribuem para a progressão de MCI, DA e DP. Serão empregadas técnicas de bioinformática de redes complexas para integrar as interações moleculares, como redes de interação proteína-proteína e redes de regulação gênica, identificando potenciais alvos de risco para o desenvolvimento de um escore de risco transcriptômico (Transcriptional Risk Score), o que permitirá modelar e avaliar o impacto das variantes genéticas nos perfis de expressão gênica. O projeto prevê o desenvolvimento de pacotes bioinformáticos de anotação, visualização e análise, que possibilitem a caracterização das redes desreguladas relacionadas à DA e DP. Espera-se que as abordagens propostas resultem em um avanço significativo na compreensão dos mecanismos das doenças neurodegenerativas de forma sistêmica, identificando novos alvos de susceptibilidade relacionados à DA e DP.