A genética e a genômica têm sido ferramentas poderosas na identificação de centenas de loci genéticos associados a distúrbios do neurodesenvolvimento e neurodegeneração. No entanto, a compreensão dos mecanismos pelos quais esses genes influenciam o cérebro ainda está em seus estágios iniciais. Para desvendar esse mistério, é preciso dissecar a hierarquia funcional que conecta as variantes genéticas às vias moleculares, tipos celulares, circuitos neurais e, por fim, à cognição e ao comportamento. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
Abordagens de biologia de sistemas e redes de genes estão surgindo como peças-chave nesse processo. Ao integrar dados de expressão gênica, interação de proteínas e outras informações moleculares, essas abordagens permitem a construção de redes complexas que representam os sistemas biológicos em funcionamento. A análise dessas redes pode revelar módulos de genes co-expressos, vias moleculares e processos biológicos que são afetados em doenças. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
Um dos principais desafios na pesquisa de doenças neurológicas é a heterogeneidade do cérebro. Diferentes regiões cerebrais, tipos celulares e estágios de desenvolvimento exibem perfis moleculares distintos, o que pode obscurecer as mudanças específicas relacionadas à doença. Superar esse obstáculo exige métodos que levem em conta a complexa organização do cérebro e a influência de fatores como idade, sexo e histórico clínico. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
Estudos de transcriptoma e redes de genes têm fornecido novos insights sobre doenças do neurodesenvolvimento, como o autismo e a esquizofrenia, e doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a demência frontotemporal. Ao mapear genes de risco nesses transtornos em redes de co-expressão que representam o desenvolvimento normal do cérebro, os pesquisadores podem identificar pontos de convergência e divergência na expressão gênica, revelando como variantes genéticas afetam o desenvolvimento do cérebro. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
À medida que mais dados genéticos e moleculares se tornam disponíveis, a combinação de diferentes tipos de dados em redes integradas aumenta o poder de detectar interações relevantes para a doença. A análise de rede também pode ser combinada com estudos de associação genética ampla do genoma (GWAS) para identificar variantes genéticas que afetam a expressão gênica em várias doenças. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
O futuro da pesquisa em neurociência reside na capacidade de integrar informações de várias fontes, incluindo dados genômicos, transcriptômicos, epigenômicos e proteômicos. A análise de rede, juntamente com métodos avançados de imagem e dados comportamentais, permitirá a construção de modelos mais completos do cérebro e de suas doenças. (PARIKSHAK; GANDAL; GESCHWIND, 2015)
Referência
PARIKSHAK, N. N.; GANDAL, M. J.; GESCHWIND, D. H. Systems biology and gene networks in neurodevelopmental and neurodegenerative disorders. Nature Reviews Genetics, v. 16, n. 8, p. 471–486, 2015.