A Amelogênese Imperfeita é uma doença rara de interesse na Odontologia definida como uma anormalidade genética que envolve o esmalte de todos os dentes, de ambas as dentições, com ampla variabilidade genotípica e fenotípica. Devido à necessidade de melhor compreensão das bases moleculares da Amelogênese Imperfeita, propôs-se um estudo das alterações genéticas em indivíduos com esse fenótipo, em parceria da Faculdade de Odontologia com o ICB-UFMG. Utilizamos Sequenciamento do Exoma Completo (WES) e análise de bioinformática, com objetivo de compreender o espectro de variantes genéticas de seis famílias cujos membros apresentam Amelogênese Imperfeita. As estratégias são investigar o padrão de herança dos indivíduos afetados, os genes e as variantes genéticas envolvidas e o impacto da variante na proteína, além de tentar estabelecer uma correlação entre o genótipo e o fenótipo, realizar o aconselhamento genético e identificar possíveis casos sindrômicos.
Autores: Célia Regina Moreira Lanza, Debmalya Barh, Maria Raquel Santos Carvalho, Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
Introdução
Dentre as alterações dentárias de maior impacto para o indivíduo, as que envolvem doenças raras de etiologia genética e/ou hereditária representam desafios não só na abordagem clínica, mas também na compreensão das bases moleculares da doença. A amelogênese imperfeita está entre elas e é definida como uma anormalidade genética que envolve o esmalte de todos os dentes, de ambas as dentições, com ampla variabilidade genotípica e fenotípica [1]. A formação do esmalte dentário, a amelogênese, é um processo longo e complexo, influenciado por fatores metabólicos, ambientais e genéticos, envolvendo muitas proteínas. Assim, a amelogênese imperfeita surge devido a mutações associadas à secreção e funções prejudicadas de proteínas da matriz do esmalte, proteases da matriz do esmalte, proteínas de adesão célula-célula e célula-matriz, e proteínas de transporte [2], sendo relatados mais de 70 genes envolvidos [3]. Clinicamente, os indivíduos afetados apresentam esmalte dentário com alterações quantitativas e/ou qualitativas, sensibilidade dentária, problemas oclusais, baixa estética e baixa autoestima.
Devido à fraca base de evidências que poderiam orientar as escolhas e tomadas de decisões clínicas e à necessidade de melhor compreensão das bases moleculares da Amelogênese Imperfeita propôs-se um estudo das alterações genéticas e microestruturais em indivíduos com esse fenótipo, na Faculdade de Odontologia em parceria com o ICB UFMG, especificamente com o Departamento de Genética, Ecologia e Evolução.
Técnicas que oferecem novas perspectivas para compreender os mecanismos moleculares subjacentes da amelogênese imperfeita estão sendo validadas, utilizando a combinação de sequenciamento de nova geração (NGS) ou sequenciamento do exoma completo (WES) com ferramentas de Bioinformática [3]. No entanto, estudos sobre amelogênese imperfeita na população brasileira são escassos e desafiadores, especialmente para profissionais da Odontologia que têm o foco de sua atuação na prática clínica. Utilizando sequenciamento do exoma completo (WES) e análise de bioinformática [4], pretendemos identificar o espectro de variantes genéticas de seis famílias cujos membros apresentam amelogênese imperfeita, com o objetivo de ampliar os conhecimentos sobre essa doença rara, na tentativa de uma abordagem clínica mais assertiva.
Papel da Bioinformática na Odontologia
Os avanços da bioinformática na saúde têm possibilitado diversas aplicações na Odontologia, como predisposição de riscos e monitoramento de doenças como a periodontite, cárie e câncer bucal, sequenciamento do microbioma oral, análise computacional de imagens, de resposta a medicamentos e biomateriais, dentre outros. Outras aplicações surgem emergentes, como a utilização da saliva, de forma menos invasiva, no rastreamento de doenças bucais e sistêmicas, analisada por algoritmos de máquina e inteligência artificial e técnicas ômicas com grandes contribuições científicas [5].
Neste estudo, nosso objetivo é buscar uma Odontologia de maior precisão, por meio da genética clínica, para aplicar esse conhecimento no cuidado de indivíduos que apresentam uma condição muito desafiadora, que é a amelogênese imperfeita. Foram recrutadas famílias com fenótipos distintos, com e sem consanguinidade, que concordaram em participar da pesquisa. O estudo trouxe oportunidade de interação de profissionais da Odontologia, da Genética Molecular, Genética Médica, Bioinformática e de estudantes de graduação da Odontologia e Medicina, numa rede de estudos e cooperação mútua.
Figura 1. Fluxo experimental do estudo, desde a obtenção das amostras de pacientes com amelogênese imperfeita até as etapas de sequenciamento do exoma, análise bioinformática e correlação genótipo-fenótipo.
Análises e desafios
Um dos meus maiores desafios está na análise dos dados gerados pelo WES e aplicação das ferramentas e softwares. A ferramenta wANNOVAR e o software QIAGEN Clinical Insight (QCI) foram utilizados com esse propósito. Vale ressaltar que a formação em Odontologia e os currículos de graduação oferecem poucas oportunidades de aplicar esses novos conhecimentos. Nesse contexto, a interação com o geneticista e com o bioinformata são primordiais. Os critérios para seleção e interpretação de variantes foram os seguintes: 1) sintomas de amelogênese imperfeita e padrão de herança; 2) frequência do alelo menor (MAF) inferior a 1% em populações globais ou latino-americanas; 3) classificação da variante e significância clínica, conforme as diretrizes do American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG), utilizando diversas ferramentas. Variantes não relatadas em nenhum banco de dados ou na literatura, ou variantes presentes em bancos de dados, mas não associadas à amelogênese imperfeita, foram classificadas como variantes novas.
A condição estudada, amelogênese imperfeita, é outro desafio. A casuística baixa, o envolvimento de inúmeros genes e variantes, possibilidade de herança oligogênica, envolvimento de genes sindrômicos, mudanças fenotípicas que acontecem com o tempo (perdas estruturais e dentárias precoces) que dificultam a correlação genótipo-fenótipo, falta de informação precisa de membros familiares são fatores dificultadores. Outro desafio está na classificação da variante genética encontrada, que pode variar entre os softwares e requer análises complementares em diferentes plataformas, muitas delas com custos elevados. Dessa forma, há de se pensar em estudos mais abrangentes em redes cooperativas, envolvendo centros de referência de diversas regiões, como já acontece em alguns países. A melhor compreensão das bases moleculares das condições bucais e a identificação genética em doenças raras são de primordial relevância para melhorar a qualidade e eficiência das abordagens clínicas, além do aconselhamento genético das famílias.
Conclusão
A Bioinformática representa uma importante ferramenta no estudo genético da amelogênese imperfeita, possibilitando o rastreamento de genes, de variantes e de seu impacto funcional na proteína envolvida. Dada a complexidade dessa condição, a escassez de dados da população brasileira e a variabilidade fenotípica e genotípica, esse conhecimento tem potencial de contribuir para um avanço na abordagem clínica desses casos no caminho de uma abordagem personalizada, especialmente nos casos sindrômicos. A Bioinformática aplicada nesse estudo proporcionou uma interação interdisciplinar indispensável à construção de novos conhecimentos e suas aplicações.
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Agradecimentos. Os autores agradecem às agências de fomento à pesquisa: CNPq e FAPEMIG. |
Referências
[1] Crawford, PJ; Aldred, M; Bloch-Zupan, A. Amelogenesis imperfecta. Orphanet J Rare Dis., 2, 17. (2007). doi.org/10.1186/1750-1172-2-17
[2] Smith, CEL et al. Amelogenesis Imperfecta; Genes, Proteins, and Pathways. Frontier Physiology, 8:435. (2017). doi.org/10.3389/fphys.2017.00435
[3] Bloch-Zupan, A et al. Amelogenesis imperfecta: Next-generation sequencing sheds light on Witkop’s classification. Front. Phys., 14:1130175 (2023). doi.org/:10.3389/fphys.2023.1130175
[4] Richards, S et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genet Med., 17:405-24 (2015) doi.org/10.1038/gim.2015.30
[5] Avelar, FM et al. Salivary Biomarkers for Screening and Monitoring of Oral Diseases. In: Aitken-Saavedra, J; Rojas-Alcayaga, G; Braz-Silva, PH. Salivary Analysis – Biomarkers, Clinical Applications, and Emerging Technologies. Intechopen, (2025) doi:10.5772/Intechopen.1010832