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Contains fulltext : 292317.pdf (Publisher’s version ) (Open Access) The European Spinocerebellar Ataxia Type 3/Machado-Joseph Disease Initiative (ESMI) is a consortium established with the ambition to set up the largest European longitudinal trial-ready cohort of Spinocerebellar Ataxia Type 3/Machado-Joseph Disease (SCA3/MJD), the most common autosomal dominantly inherited ataxia worldwide. A major focus of ESMI has been the identification of SCA3/MJD biomarkers to enable future interventional studies. As biosample collection and processing variables significantly impact the outcomes of biomarkers studies, biosampling procedures standardisation was done previously to study visit initiation. Here, we describe the ESMI consensus biosampling protocol, developed within the scope of ESMI, that ultimately might be translated to other neurodegenerative disorders, particularly ataxias, being the first step to protocol harmonisation in the field. 01 april 2023

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues. As doenças neurodegenerativas são doenças debilitantes nas quais ocorrem processos irreversíveis e que resultam em deterioração e/ou morte progressiva de células nervosas. Uma vez que estas doenças permanecem maioritariamente sem tratamento, a investigação científica assume-se globalmente como uma prioridade. A participação ativa dos doentes, enquanto partes interessadas, nas várias etapas da investigação é fundamental para o desenvolvimento do conhecimento científico promovendo, simultaneamente, uma cultura ética em ciência. Medidas “centradas no doente” são hoje prioritárias, por exemplo, no contexto dos ensaios clínicos, nos quais se torna importante não só perceber se uma determinada medida indica uma melhoria, na perspetiva do médico, mas também analisar o impacto do “tratamento” na sua qualidade de vida, relatado pelo doente. A aquisição, por parte dos doentes, de maior poder interventivo, nomeadamente ao nível da investigação faz-se em grande medida através de grupos organizados, dos quais as associações de doentes serão o melhor exemplo. [….]. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

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Machado-Joseph disease (MJD/SCA3) is the most common form of dominantly inherited ataxia worldwide. The disorder is caused by an expanded CAG repeat in the ATXN3 gene. Past studies have revealed that the length of the expansion partly explains the disease age at onset (AO) variability of MJD, which is confirmed in this study (Pearson’s correlation coefficient R2 = 0.62). Using a total of 786 MJD patients from five different geographical origins, a genome-wide association study (GWAS) was conducted to identify additional AO modifying factors that could explain some of the residual AO variability. We identified nine suggestively associated loci (P < 1 × 10−5). These loci were enriched for genes involved in vesicle transport, olfactory signaling, and synaptic pathways. Furthermore, associations between AO and the TRIM29 and RAG genes suggests that DNA repair mechanisms might be implicated in MJD pathogenesis. Our study demonstrates the existence of several additional genetic factors, along with CAG expansion, that may lead to a better understanding of the genotype-phenotype correlation in MJD.

Este trabalho apresenta a análise histórica e arquitetónica das baterias militares da Trafaria, e do seu estado de conservação. As baterias de Raposeira I, Raposeira II e a bateria de Alpena, integram um conjunto de fortificações de defesa de costa localizadas nas duas margens do rio Tejo, junto à Capital. Foram construídas no final do século XIX, com o objetivo de melhoramento do sistema de defesa militar, num período de instabilidade política e social a nível mundial. Constata-se que muitas construções mais antigas se encontram inventariadas, conservadas e restauradas. As baterias da Trafaria, sendo mais recentes, estão totalmente abandonadas, em mau estado de conservação, e não estão inventariadas. Apesar do avançado estado de degradação, as baterias mantêm as suas características físicas, a sua integridade e autenticidade. Importa questionar as razões do abandono, avaliar o valor histórico e arquitetónico e contribuir para a salvaguarda deste património arquitetónico. A análise histórica elaborada incide na pesquisa bibliográfica, iconográfica e cartográfica. A análise arquitetónica e do estado de conservação, tem por base dados recolhidos em trabalho de campo, visitas ao local e informações orais das entidades públicas que gerem este bem patrimonial. Com base nas normas internacionais, recomenda-se a conservação das baterias para fins de utilidade pública. Sabendo que a primeira medida de salvaguarda do património é o seu conhecimento, propõe-se fichas de inventário das baterias, de acordo com o modelo sugerido pelo SIPA - Sistema de Inventário do Património Arquitetónico, gerido pela Direção Geral do Património Cultural. This work presents the historical and architectural analysis of Trafaria’ military batteries, and their state of conservation.Raposeira I, Raposeira II and Alpena batteries are part of a set of coast defense fortifications located on both banks of the Tagus River, near the Capital.They were built in the late nineteenth century to improve the military defense system during a period of political and social instability across the world. Many older buildings are found to be inventoried, preserved and restored.Trafaria’s batteries, being newer, are totally abandoned, in a bad conservation condition, and not inventoried. Despite the advanced state of degradation, batteries maintain their physical characteristics, integrity and authenticity. It is important to question the reasons for abandonment, evaluate the historical and architectural value and contribute to the safeguard of this architectural heritage. The elaborated historical analysis focuses on bibliographic, iconographic and cartographic research. The architectural analysis and the state of the conservation is based on data collected from fieldwork, site visits and oral information from the public entities that manage this heritage asset. Based on international standards, it is recommended the conservation of baterries for public utility purposes. Knowing that the first measure to safeguard heritage is recognize it, it is proposed batteries inventory sheets, based on the model suggest by SIPA - Sistema de Inventário do Património Arquitetónico, managed by Direção Geral do Património Cultural.

Submitted by Ricardo Reiçadas (ricardo.reicadas@iscte.pt) on 2020-03-30T13:42:19Z No. of bitstreams: 1 Master_Mafalda_Demetrio_Raposo.pdf: 10299995 bytes, checksum: 43bce3034ae8d3cc10f085728a7bf8d0 (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-30T13:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Master_Mafalda_Demetrio_Raposo.pdf: 10299995 bytes, checksum: 43bce3034ae8d3cc10f085728a7bf8d0 (MD5) Previous issue date: 2019-11-21

Tese de Doutoramento, Biologia, 5 de Setembro de 2017, Universidade dos Açores. A doença de Machado-Joseph/ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (DMJ/SCA3) é uma doença neurodegenerativa rara e de início tardio, que permanece sem tratamento. À semelhança do que acontece nas restantes doenças de poliglutamina (poliQ), a mutação na base da DMJ corresponde à expansão de um motivo CAG na região codificante do respetivo gene causal, ATXN3. Sendo uma doença progressiva, a DMJ é caracterizada por várias fases, ao longo da sua progressão, nomeadamente por um longo período préclínico; durante esse período deverão ocorrer alterações moleculares e até mesmo clínicas, as quais podem surgir muitos anos antes da ataxia. A idade de inicio da ataxia, usualmente o primeiro sintoma da doença, é maioritariamente explicada pelo tamanho do tracto CAG que constitui assim o principal biomarcador de diagnóstico molecular da DMJ. Genes modificadores deverão, adicionalmente, contribuir para a explicação da idade de início da doença; tais modificadores genéticos, podem também ser considerados biomarcadores de diagnóstico da DMJ. A identificação deste tipo de biomarcadores permitirá: (1) melhorar a previsão da idade de início da doença e (2) aumentar o poder estatístico em ensaios clínicos, permitindo a estratificação dos doentes usando informação proveniente dos modificadores genéticos. As diferentes fases da DMJ são atualmente caracterizadas recorrendo à utilização de informação clínica (principalmente de escalas clínicas) ou de dados obtidos a partir de estudos de imagem, sendo o conhecimento acerca das alterações moleculares que deverão ocorrer ao longo da doença muito incipiente, o que se reflete na ausência de biomarcadores de monitorização da doença. A identificação deste tipo de biomarcadores permitirá: (1) a previsão da idade de início patológica (idade à qual alterações ao nível celular já estão presentes, mas o doente ainda não apresenta sintomas), (2) a monitorização das diferentes fases da progressão da doença e (3) a detecção de benefícios terapêuticos subtis, em futuros ensaios clínicos. O objetivo principal desta dissertação foi contribuir para o desenvolvimento de biomarcadores moleculares da DMJ. RNA e DNA, obtidos a partir de amostras de sangue de indivíduos pré-clínicos (portadores da mutação ATXN3, mas sem sintomatologia) e doentes DMJ de origem açoriana, incluindo amostras colhidas em dois momentos diferentes, constituíram o principal recurso para o desenvolvimento deste projeto de doutoramento. Foram também utilizadas amostras de indivíduos saudáveis da mesma população, que foram usados como controlo. O número de repetições CAG no gene ATXN3 foi determinado para todos os indivíduos DMJ. A coorte DMJ açoriana, constituída por um total de 88 doentes, foi caracterizada. Para 69 dos doentes avaliados, utilizando a escala clinica NESSCA (Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia), a média da pontuação foi de 12 ± 5 (média ± desvio padrão); 40% da variância desta pontuação é explicada pelo número de repetições CAG no alelo expandido e pela duração da doença. As alterações oculares, nomeadamente a presença de nistagmo, fazem parte do conjunto de características clínicas habitualmente descritas na DMJ. A avaliação do nistagmo em fases iniciais da doença, nomeadamente na fase pré-clínica, foi realizada em portadores assintomáticos e não-portadores da mutação ATXN3. A frequência do nistagmo em portadores assintomáticos (17%) e sua ausência em não-portadores da mutação sugere que o nistagmo pode preceder a ataxia e, portanto, ser considerado um sinal precoce da DMJ. Nesta dissertação, foi utilizada uma abordagem de genes candidatos para identificar modificadores da idade de início da DMJ. O número de repetições CAG em loci de doenças polyQ, nomeadamente as ataxias espinocerebelosas (SCA) dos tipos 1, 2, 6, 7, 17, a doença de Huntington (HD) e a atrofia dentato-rubro-pálido-luisiana (DRPLA) foi investigado como potencial modificador da idade de início em doentes açorianos; observou-se uma correlação negativa entre o alelo normal maior no gene ATXN1 e a idade de início da doença, sendo que a presença deste alelo aumentou significativamente em 1,5% a explicação da variância da idade de início. Adicionalmente, e por ter sido descrito na DMJ um papel da inflamação, foram estudadas, como modificadores da idade de inicio, variantes alélicas na região promotora de genes de citocinas, uma vez que estas variações podem alterar os seus níveis de expressão. Os doentes que possuíam o alelo IL6*C apresentaram uma idade de início significativamente mais precoce. Um conjunto complexo de mecanismos, que inclui a regulação da transcrição, o sistema ubiquitina-proteassoma, a autofagia, a apoptose e a função mitocondrial, tem sido implicado na patogénese da DMJ. Os resultados de uma análise de expressão wholegenome, seguida de vários passos de validação, mostraram que mesmo num tecido periférico, a desregulação da transcrição estava alterada e que os genes FCGR3B, P2RY13 e SELPLG estavam desregulados em doentes. Utilizando a desregulação dos níveis de mRNA como argumento para identificar novos candidatos a biomarcadores, foram analisados os padrões de expressão de nove genes - HSPB1, DNAJB1, DNAJB12, DNAJB14, BAX, BCL2, SOD2, IL1B e IL6. Observou-se que em indivíduos pré-clínicos os níveis de mRNA dos genes IL6 e BCL2 eram mais baixos relativamente aos controlos. Em indivíduos já com sintomatologia, foram observados níveis mais baixos de mRNA dos genes HSPB1 e BCL2, comparativamente aos controlos. No estudo exploratório longitudinal foi observada uma diminuição significativa dos níveis de mRNA do gene BCL2 durante a progressão da doença. Resultados inconsistentes sobre o dano e a deplecção do DNA mitocondrial (mtDNA) em doentes DMJ têm sido reportados. Neste trabalho, verificou-se que os doentes e os portadores pré-clínicos apresentavam mais deleções do mtDNA (common deletion) do que os controlos. Embora as características clinicas e fisiológicas inerentes à DMJ reflitam principalmente alterações do processo neurodegenerativo, alterações moleculares quantificadas em sangue foram descritas nesta dissertação. A confirmação de uma relação entre as alterações periféricas e a neurodegeneração constitui uma nova oportunidade para o desenvolvimento de biomarcadores. Passos adicionais de validação serão cruciais para desenvolver um conjunto de biomarcadores moleculares capazes de monitorizar a progressão da doença, bem como de detectar alterações terapêuticas subtis em futuros ensaios clínicos, incluindo ensaios preventivos. Os biomarcadores moleculares devem também ser capazes de se correlacionar com marcadores clínicos e de imagiologia. Todos os esforços serão realizados no sentido de testar os biomarcadores moleculares aqui propostos em coortes independentes, bem como de investigar o seu potencial em estudos longitudinais. ABSTRACT: Machado-Joseph disease/spinocerebellar ataxia type 3 (MJD/SCA3) is a rare late-onset neurodegenerative disorder, which is currently untreatable. In this polyglutamine (polyQ) disease, a CAG repeat expansion located at the ATXN3 gene, is the causative mutation. As a progressive disorder, MJD is characterized by different stages throughout its natural course, namely by a long preclinical period, during which molecular and even clinical alterations could be starting, many years before the ataxia onset. MJD onset is partially explained by the size of the CAG tract constituting its main trait biomarker. The incompleteness of this explanation, however, implies the existence of genetic modifiers, which should provide additional trait biomarkers. The identification of molecular trait biomarkers of MJD will allow to: (1) improve the prediction of age at onset and (2) empower interventional trials, by allowing genetic stratification of patients. The characterization of MJD disease stages has so far been performed using mainly clinical scales or imaging data, while few studies investigated molecular biomarkers. The identification of such molecular state biomarkers would allow: (1) the prediction of age at pathological onset (age at which cell damage is already present although a clinical phenotype is not yet evident), (2) monitoring different stages of disease progression, and (3) detecting subtle therapeutic benefits, in emergent clinical trials. The main goal of the present PhD project was to contribute to the development of molecular biomarkers for MJD. RNA and DNA, obtained from blood samples of preataxic subjects and MJD patients of Azorean background, including samples collected in two different moments, constituted the main resource used throughout the present PhD project. Samples from population controls were also used. The determination of the number of CAG repeats at the ATXN3 was performed for all MJD subjects studied. The homogeneous MJD cluster comprising a total of 88 patients was characterized. The average of the neurological examination score for spinocerebellar ataxia (NESSCA) available for 69 patients was 12±5 (mean ± standard deviation); 40% of the variance explanation is provided by the number of the CAG repeats in the expanded allele and disease duration. Ocular alterations, namely nystagmus, are clinical features commonly described in MJD. The evaluation of nystagmus in the early stages of the disease was undertaken using asymptomatic carriers and non-carriers of ATXN3 mutation. The frequency of nystagmus in asymptomatic carriers (17%) and its absence in non-carriers of the mutation suggests that nystagmus may appear before gait disturbance and can thus be considered an early sign of MJD. A candidate gene approach was used in this work to pursuit modifyers of the MJD onset. The CAG repeat number in loci associated with polyQ disorders, namely spinocerebellar ataxias (SCA) types 1, 2, 6, 7, 17, Huntington disease (HD), and dentato-rubro-pallydoluysian atrophy (DRPLA) was investigated as modulators of the age at onset in the Azorean MJD cohort; a negative correlation was found between the longer allele at ATXN1 and disease onset, significantly increasing by 1.5% the explanation of onset variance. Furthermore, and because a role of inflammation in MJD has been postulated, promoter variants leading to alterations in cytokines expression were studied, and their impact in the disease onset was analysed. Patients carrying the IL6*C allele had a significant earlier onset. A complex net of mechanisms, which includes transcriptional regulation, ubiquitin-proteasome system, autophagy, apoptosis as well as mitochondrial function, has been implicated in MJD pathogenesis. Results from the transcriptome-wide gene expression analyses, followed by several steps of validation, showed that even in a peripheral tissue, transcription dysregulation was detectable and that FCGR3B, P2RY13 and SELPLG were dysregulated in patients. To further investigate dysregulated mRNA levels as a way to identify candidate biomarkers, the expression patterns of nine candidate genes - HSPB1, DNAJB1, DNAJB12, DNAJB14, BAX, BCL2, SOD2, IL1B and IL6 genes were quantified. Decreased levels of IL6 and BCL2 mRNA were observed in preataxic subjects. Lower HSPB1 and BCL2 mRNA levels after the ataxia onset were, furthermore, evidenced. A significant decrease of BCL2 mRNA levels during disease progression was observed in all patients used in the exploratory longitudinal study. Mitochondrial DNA (mtDNA) damage and depletion has been inconsistently reported in MJD. In this work the mtDNA common deletion was significantly more frequent in patients and preataxic carriers than in controls. In conclusion, although the clinical and physiological phenotype of MJD reflects mainly neuronal damage, novel peripheral molecular alterations were described in the present dissertation. The confirmation of the link between peripheral abnormalities and neurodegeneration offers a new window of opportunity for biomarker discovery. More steps of validation will be crucial to develop a battery of molecular biomarkers able to describe disease progression, as well as to be used as outcome measures in future preventive and/or disease-modifying clinical trials. Data from molecular biomarkers should also be further correlated with imaging and clinical measures. Efforts to test the promising molecular biomarkers in independent cohorts, as well as to investigate their potential in longitudinal studies are warranted.

Objective: The polyglutamine diseases, including Huntington's disease (HD) and multiple spinocerebellar ataxias (SCAs), are among the commonest hereditary neurodegenerative diseases. They are caused by expanded CAG tracts, encoding glutamine, in different genes. Longer CAG repeat tracts are associated with earlier ages at onset, but this does not account for all of the difference, and the existence of additional genetic modifying factors has been suggested in these diseases. A recent genome-wide association study (GWAS) in HD found association between age at onset and genetic variants in DNA repair pathways, and we therefore tested whether the modifying effects of variants in DNA repair genes have wider effects in the polyglutamine diseases. Methods: We assembled an independent cohort of 1,462 subjects with HD and polyglutamine SCAs, and genotyped single-nucleotide polymorphisms (SNPs) selected from the most significant hits in the HD study. Results: In the analysis of DNA repair genes as a group, we found the most significant association with age at onset when grouping all polyglutamine diseases (HD+SCAs; p = 1.43 x 10(-5)). In individual SNP analysis, we found significant associations for rs3512 in FAN1 with HD+SCAs (p = 1.52 x 10(-5)) and all SCAs (p = 2.22 x 10(-4)) and rs1805323 in PMS2 with HD+SCAs (p = 3.14 x 10(-5)), all in the same direction as in the HD GWAS. Interpretation: We show that DNA repair genes significantly modify age at onset in HD and SCAs, suggesting a common pathogenic mechanism, which could operate through the observed somatic expansion of repeats that can be modulated by genetic manipulation of DNA repair in disease models. This offers novel therapeutic opportunities in multiple diseases.

A secção UAciência é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues. A União Europeia considera “rara” uma doença que afete menos do que 5 em cada 10000 pessoas. Estão atualmente descritas cerca de 7000 doenças raras, uma parte substancial das quais e de natureza genética e permanece sem tratamento ou cura. A doença de Machado-Joseph (DMJ) e uma doença globalmente rara que tem merecido especial atenção nos Açores, dada a elevada prevalência que atinge nestas ilhas. Apesar da DMJ permanecer sem intervenção farmacológica especifica, vive-se atualmente um período de grande expetativa, dada a emergência recente de resultados relativos aos primeiros ensaios clínicos. A investigação de nível clínico e alicerçada num trabalho “pré-clínico” no qual se usam, habitualmente, modelos animais (tais como o ratinho, vulgarmente designado de murganho), para avaliar e selecionar compostos com potencial suficiente para serem testados em doentes, num ensaio clínico. […]. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

A secção Biologia é coordenada pelo Professor Universitário Armindo Rodrigues. As doenças neurodegenerativas, das quais a doença de Parkinson ou a doença de Alzheimer são exemplos paradigmáticos, constituem patologias cuja prevalência tende a aumentar, dada a tendência global das populações para o envelhecimento. Tendo por base alterações celulares complexas, estas doenças colocam desafios ao nível do diagnostico e do tratamento, que refletem, em parte, a dificuldade em “exportar” o conhecimento proveniente da investigação, colocando-o ao serviço dos doentes (a chamada investigação bench-to-bedside). De entre as doenças neurodegenerativas, um subgrupo tem natureza hereditária. A doença de Machado-Joseph (DMJ) faz parte desse subgrupo. Trata-se de uma doença complexa, na qual vários sistemas neurológicos podem estar afetados, que se carateriza, em termos muito genéricos, pela incoordenação de movimentos, nomeadamente ao nível da marcha. Sob o ponto de vista genético, a DMJ e causada por um gene localizado no cromossoma 14; a doença, de início na idade adulta, e dominante, o que significa que basta uma dose do gene mutado (alterado), herdado a partir do pai ou da mãe, para fazer surgir a patologia. […]. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Background. Machado-Joseph disease (MJD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder of late onset, caused by a (CAG)n expansion at the ATXN3 gene (14q32.1). Variation in age-at-onset is partially explained by the size of the (CAG)n tract in expanded alleles. The remaining variation should be the product of other factors, namely modifier genes. The genotype at the APOE locus has been described as a possible modifier in different neurological disorders, namely Parkinson (PD) and Huntington disease (HD). In the CNS, apolipoprotein E constitutes an important mediator of cholesterol transport/metabolism, which is essential for synaptic integrity and neuronal function. Objective. To investigate a modulating effect of the APOE polymorphism on age-at-onset of MJD. Design and Subjects. The APOE polymorphism was typed in a series of 192 MJD patients. Results. Cases with the ε2/ε3 genotype presented an earlier onset, when compared with those with ε3/ε3 or ε3/ε4. In this series of patients, the presence of an APOE ε2 allele implies a decrease of nearly 5 years in the age-at-onset. When combining, in a general linear model, several other predictors, namely the presence/absence of the APOE ε2 allele, with the size of the (CAG)n in expanded alleles, the model was significantly improved and the explanation of onset variance was raised from 59.8% to 66.5%. Furthermore, the presence of the ε2 allele was associated with an onset below 39 years (OR=5.00; 95% CI: 1.18-21.14). Conclusions. These findings indicate that the polymorphism at the APOE gene plays a role as a genetic modifier of MJD phenotype., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - SFRH/BPD/63121/2009, SFRH/BPD/38659/2007, M3.1.3/F/004/2009, “Secretaria Regional da Ciência, Tecnologia e Equipamentos”., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - “Transcriptional variation of the ATXN3 gene as modulator of the clinical heterogeneity in Machado-Joseph disease (MJD)” (PIC/IC/83074/2007), Institute of Biotechnology and Biomedicine (IBBA) - “High prevalence diseases in the Azores Islands” (M2.1.2/I/026/2008