Abstract COVID-19 comprises clinical outcomes of SARS-CoV-2 infection and is highly heterogeneous, ranging from asymptomatic individuals to deceased young adults without comorbidities. There is growing evidence that host genetics play an important role in COVID-19 severity, including inborn errors of immunity, age-related inflammation and immunosenescence. Here we present a brief review on the known order of events from infection to severe system-wide disturbance due to COVID-19 and summarize potential candidate genes and pathways. Finally, we propose a strategy of subject’s ascertainment based on phenotypic extremes to take part in genomic studies and elucidate intrinsic risk factors involved in COVID-19 severe outcomes.

Abstract Our aim was to develop and apply a comprehensive noninvasive prenatal test (NIPT) by using high-coverage targeted next-generation sequencing to estimate fetal fraction, determine fetal sex, and detect trisomy and monogenic disease without parental genotype information. We analyzed 45 pregnancies, 40 mock samples, and eight mother-child pairs to generate 35 simulated datasets. Fetal fraction (FF) was estimated based on analysis of the single nucleotide polymorphism (SNP) allele fraction distribution. A Z-score was calculated for trisomy of chromosome 21 (T21), and fetal sex detection. Monogenic disease detection was performed through variant analysis. Model validation was performed using the simulated datasets. The novel model to estimate FF was robust and accurate (r2= 0.994, p-value < 2.2e-16). For samples with FF > 0.04, T21 detection had 100% sensitivity (95% CI: 63.06 to 100%) and 98.53% specificity (95% CI: 92.08 to 99.96%). Fetal sex was determined with 100% accuracy. We later performed a proof of concept for monogenic disease diagnosis of 5/7 skeletal dysplasia cases. In conclusion, it is feasible to perform a comprehensive NIPT by using only data from high coverage targeted sequencing, which, in addition to detecting trisomies, also make it possible to identify pathogenic variants of the candidate genes for monogenic diseases.

Abstract Neuromuscular disorders (NMD) are a heterogeneous group of genetic conditions, with autosomal dominant, recessive, or X-linked inheritance. They are characterized by progressive muscle degeneration and weakness. Here, we are presenting our major contributions to the field during the past 30 years. We have mapped and identified several novel genes responsible for NMD. Genotype-phenotype correlations studies enhanced our comprehension on the effect of gene mutations on related proteins and their impact on clinical findings. The search for modifier factors allowed the identification of a novel "protective"; variant which may have important implication on therapeutic developments. Molecular diagnosis was introduced in the 1980s and new technologies have been incorporated since then. Next generation sequencing greatly improved our capacity to identify disease-causing mutations with important benefits for research and prevention through genetic counseling of patients' families. Stem cells researches, from and for patients, have been used as tools to study human genetic diseases mechanisms and for therapies development. The clinical effect of preclinical trials in mice and canine models for muscular dystrophies are under investigation. Finally, the integration of our researches and genetic services with our post-graduation program resulted in a significant output of new geneticists, spreading out this expertise to our large country.

INTRODUÇÃO: O enxerto de gordura nos últimos anos voltou a ter destaque como aliado dos cirurgiões plásticos no preenchimento de partes moles, no rejuvenescimento facial volumétrico, nos refinamentos de reconstruções mamárias e por ser rica fonte de células-tronco de comportamento mesenquimal (células-tronco adipoderivadas). Considerando que essas células têm importante papel na angiogênese e na diferenciação adipogênica, com impacto direto na sobrevivência dos enxertos de gordura, determinar parâmetros que otimizem a sua obtenção é imperativo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar e comparar dois métodos de obtenção do tecido adiposo da região abdominal quanto ao número de células viáveis presentes na fração vásculo-estromal e analisar a expressão de marcadores de superfície. MÉTODO: Foram selecionadas 9 pacientes do sexo feminino submetidas a lipoaspiração. O tecido adiposo foi obtido da região abdominal infraumbilical. Da metade direita foram coletados 20 ml de gordura, empregando-se cânula acoplada a uma seringa, cujo êmbolo foi tracionado de 2 cc em 2 cc, gerando baixas pressões de aspiração (grupo manual). O mesmo processo foi repetido na metade esquerda, entretanto a cânula estava acoplada a um coletor intermediário estéril e esse a uma máquina de vácuo sob pressão negativa constante de 350 mmHg (grupo a vácuo). As amostras foram centrifugadas e a gordura da camada intermediária dos dois grupos foi submetida a contagem celular, estabelecimento de culturas e posterior imunofenotipagem. RESULTADOS: Este estudo demonstrou que, apesar de não haver diferença estatisticamente significativa, a obtenção da gordura da região abdominal empregando-se lipoaspirador com pressão negativa de 350 mmHg proporcionou maior número de células presentes na fração vásculo-estromal quando comparado à obtenção por meio de seringas de 10 ml, com baixas pressões de aspiração. CONCLUSÕES: O emprego de pressão negativa de 350 mmHg é seguro para a obtenção das células-tronco adipoderivadas e o rendimento celular entre os dois grupos não apresentou diferença estatisticamente significativa.

BACKGROUND: In recent years, fat grafts have become useful in plastic surgery. They are mainly used to fill soft tissues, refine breast reconstructions, and for volumetric facial rejuvenation. They are also a rich source of mesenchymal stem cells (i.e., adipose-derived stem cells [ADSCs]), which directly influence fat graft survival. Since ADSCs play an important role in angiogenesis and adipogenic differentiation, it is essential to optimize their isolation. Therefore, in this study, we evaluated and compared 2 procedures used to isolate viable cells from the stromal vascular fraction of abdominal adipose tissue and assess the expressions of surface markers. METHODS: We examined 9 female subjects who were scheduled to undergo liposuction. The adipose tissue was isolated from the abdominal infraumbilical region. Fat (20 mL) was collected from the right side by using a cannula attached to a syringe; the plunger was pulled back every 2 cm³ to create low-pressure suction (manual group). The same procedure was repeated on the left side, but the cannula was attached to a sterile and intermediate collector coupled to a vacuum pump that provided a constant negative pressure of 350 mmHg (pump group). The samples were centrifuged, and the adipocytes of the intermediate layer were counted, cultured, and immunophenotyped. RESULTS: The isolation of abdominal adipocytes with a pump providing a negative pressure of 350 mmHg yielded a higher concentration of cells in the stromal vascular fraction than that obtained using 10-mL syringes and low-pressure suction, although the difference was not significant. CONCLUSIONS: A negative pressure of 350 mmHg may be safely applied to isolate ADSCs. The cell yield did not indicate any statistically significant difference between the techniques.

OBJETIVO: Quantificar a formação óssea da região da calvaria de ratos Wistar submetidos à craniotomia com a utilização de cera de osso como agente hemostático. MÉTODOS: Cirurgia para realizar um defeito ósseo craniano bilateral, simétrico (área: 18 mm²) e com espessura total foi realizado em oito animais. O lado direito do crânio permaneceu aberto e as extremidades do defeito ósseo do lado esquerdo foram recobertas com cera de osso. O crânio foi submetido à avaliação radiológica imediatamente após a cirurgia e 12 semanas após a cirurgia com a utilização de tomografia computadorizada. As áreas dos defeitos ósseos foram medidas através de imagens tridimensionais e utilizando o programa de computador Magics 13.0 (Materialise-Belgic, software CAD). RESULTADOS: A quantidade média de formação óssea no lado esquerdo e direito foi respectivamente de 4.85 mm² e 8.16 mm². Diferença estatisticamente significante foi observada entre o lado direito e esquerdo. CONCLUSÕES: A cera de osso diminuiu significativamente a formação óssea nos defeitos ósseos em modelo animal.

PURPOSE: To quantify the amount of bone formation in the calvarial region of Wistar rats after craniotomy using bone wax as a haemostatic agent. METHODS: Surgery to produce bilateral, symmetric, full-thickness cranial defects (area: 18 mm²) was performed in eight animals. The right side of the cranium remained open and the edges of the left side osseous defect was covered with bone wax. Calvaria were imaged immediately after surgery and 12 weeks postoperatively by computerized tomography. The areas of the bone defects were measured in three-dimensional images using Magics 13.0 (Materialise-Belgic, software CAD). RESULTS: The average amount of bone formation on the left and right side respectively was 4.85 mm² and 8.16 mm². Statistically significant differences between the amount of bone formation on the left and right sides were seen. CONCLUSIONS: Bone wax significantly diminishes the rate of bone formation in calvarial defects in a rat model.

OBJETIVO: Verificar se a cerclagem intra-uterina pode induzir, ao nascimento de ratos Wistar, craniossinostose ou qualquer outra deformidade craniana. MÉTODOS: Uma rata Wistar prenhe foi submetida à laparotomia no 18º dia de gestação e o cérvix uterino foi suturado com 3-0 nylon, impedindo o parto normal que normalmente ocorre no 21º dia de gestação. A sutura foi liberada 48 horas após o período gestacional normal. A rata gestante deu à luz 11 animais. Seis ratos sobreviveram ao parto (grupo A com restrição). Dois ratos nascidos de outra mãe e com a mesma idade foram utilizados como controle (grupo B sem restrição controle) durante o seu crescimento. Os oito animais foram sacrificados após 1,2 ano. Medidas lineares, histologia e tomografia computadorizada foram utilizadas para a aferição de assimetrias cranianas através da mensuração de pontos anatômicos do esqueleto craniofacial dos ratos dos dois grupos. RESULTADOS: Não foi observada diferença estatisticamente significante entre as medidas obtidas nos ratos dos dois grupos (p>0,05) obtidas através de métodos morfológicos e radiológicos. As análises histológicas não revelaram sinais de fusão prematura da suturas do crânio. Diminuição do segmento corpóreo, bem como do tamanho dos membros foi evidenciado em todos os animais do grupo A. CONCLUSÃO: A restrição do cérvix uterino levou ao sofrimento fetal, morte de alguns animais e diminuição do tamanho do corpo de todos os animais, mas não craniossinostose.

PURPOSE: To verify if uterine cerclage can induce craniosynostosis or any cranial deformity in new born Wistar rats. METHODS: One pregnant female Wistar rat underwent laparotomy on day 18 of gestation and the uterus cervix was closed with a 3-0 nylon suture to avoid delivery, that occurs normally on the 21 day. The suture was released after 48 hours beyond the normal gestation period. The female rat delivered 11 pups. Six surviving rats from the delivery (group A - constrained group). Two rats were born from another mother and in the same age were used as control group (group B - 2 nonconstrained controls) were allowed to grow. They were sacrificed 1.2 years after their birth all the eight animals. Linear measurement, routine histology and computed tomography of the skull were performed at the time of their death to evaluate the cranial asymmetries by mesurements of the anatomical landmarks of the craniofacial skeleton of the rats on the two groups and compared then. RESULTS: We did not observe statistically significant differences in any of the compared measurements (p>0.05) obtained through the morphologic and radiologic methods. Histologic examinations did not reveal any sign of premature fusion or suture imbrications. Critical decrease in longitudinal body size was noticed as the limbs too in all the animals of group A. CONCLUSION: Constriction of uterine cervix leads to fetus suffering, even death for a few animals, associated to small body size, but not to craniosynostosis.

OBJETIVO: Reproduzir um novo modelo de defeito ósseo alveolar em ratos Wistar que será utilizado para terapia genética e estudos com células tronco. Adicionalmente, outro objetivo do presente estudo foi determinar o pico de regeneração óssea do defeito criado na região alveolar do modelo experimental. MÉTODOS: Os animais foram aleatoriamente divididos em dois grupos de sete animais. Através de uma incisão gengivobucal foi criado um defeito ósseo medindo 28 mm² de área na região alveolar dos ratos. Os ratos foram sacrificados após duas semanas (n=7) e quatro semanas (n=7) da cirurgia. RESULTADOS: A área média do defeito alveolar após duas semanas de cirurgia foi de 22.27 ± 1.31 mm² e a área média do defeito alveolar após quatro semanas de cirurgia foi de 9.03 ± 1.17 mm². A taxa de formação óssea foi de 5.73 ± 1.31 mm² após duas semanas de cirurgia e de 19 ± 1.17 mm² após quatro semanas de cirurgia. Foi observada diferença estatisticamente significante na taxa de formação óssea entre o grupo dos animais sacrificados com duas e quatro semanas (p=0.003). CONCLUSÃO: Este estudo demonstrou que a maior taxa de regeneração óssea ocorreu no período entre duas e quatro semanas após a cirurgia de criação do defeito ósseo alveolar, portanto esta observação sugere que o período de tempo de quatro semanas será suficiente para avaliar a capacidade de células tronco em regenerar osso em ratos Wistar com defeito ósseo alveolar.

PURPOSE: To study were to reproduce an alveolar bone defect model in Wistar rats to be used for testing the efficacy of stem cell therapies. Additionally, we also aimed to determine the osteogenesis process of this osseous defect in the 1 month period post-surgery. METHODS: The animals were randomly divided into two groups of 7 animals each. A gingivobuccal incision was made, and a bone defect of 28 mm² of area was performed in the alveolar region. Animals were killed at 2 weeks after surgery (n=7) and 4 weeks after surgery (n=7). RESULTS: The average area of the alveolar defect at time point of 2 weeks was 22.27 ± 1.31 mm² and the average area of alveolar defect at time point of 4 weeks was 9.03 ± 1.17 mm². The average amount of bone formation at time point of 2 weeks was 5.73 ± 1.31 mm² and the average amount of bone formation at time point of 4 weeks was 19 ± 1.17 mm². Statistically significant differences between the amount of bone formation at 2 weeks and 4 weeks after surgery were seen (p=0.003). CONCLUSION: The highest rate of ossification occurred mostly from 2 to 4 weeks after surgery. This observation suggests that 4 weeks after the bone defect creation should be a satisfactory timing to assess the potential of bone inductive stem cells to accelerate bone regeneration in Wistar rats.

OBJETIVO: Desenvolver um modelo experimental em ratos para o estudo de deformidades craniofaciais. MÉTODOS: Foram realizados defeitos ósseos de espessura total com diâmetro de 5 x 8 mm e 10 x 10mm na calota craniana em 40 ratos, machos, NIS Wistar, com peso de 320 a 420 g divididos igualmente em dois grupos. O periósteo foi retirado e a dura-máter mantida intacta. Os animais foram sacrificados na 8ª e 16ª semana de pós-operatório e amostras de tecido ósseo foram extraídas para realização da análise histológica. RESULTADOS: Os defeitos cranianos permaneceram abertos mesmo após 16 semanas após a cirurgia. CONCLUSÃO: O modelo experimental com defeitos de 5x8mm na região parietal, com remoção do periósteo e manutenção da integridade da dura-máter são considerados críticos, e poderá ser utilizado para o estudo dos defeitos ósseos cranianos nas anomalias craniofaciais.

PURPOSE: To develop an experimental surgical model in rats for the study of craniofacial abnormalities. METHODS: Full thickness calvarial defects with 10x10-mm and 5x8-mm dimensions were created in 40 male NIS Wistar rats, body weight ranging from 320 to 420 g. The animals were equally divided into two groups. The periosteum was removed and dura mater was left intact. Animals were killed at 8 and 16 weeks postoperatively and cranial tissue samples were taken from the defects for histological analysis. RESULTS: Cranial defects remained open even after 16 weeks postoperatively. CONCLUSION: The experimental model with 5x8-mm defects in the parietal region with the removal of the periosteum and maintenance of the integrity of the dura mater are critical and might be used for the study of cranial bone defects in craniofacial abnormalities.

Colágeno XVIII pode gerar dois fragmentos, um correspondendo à região NC11-728 contendo o motivo ''frizzled'', o qual possivelmente atua na sinalização Wnt, e outro correspondendo a Endostatina, que é clivada a partir da região NC1 e é uma potente inibidora de angiogênese. Colágeno XVIII e a via de sinalização Wnt foram recentemente associados à diferenciação adipogênica e obesidade em alguns modelosanimais, porém ainda não em humanos. No presente trabalho, mostramos que os níveis de expressão gênica do COL18A1 aumentam durante o processo de diferenciação adipogênica em humanos. Também testamos se polimorfismos localizados no motivo ''Frizzled'' (c.1136C > T; Thr379Met) e na região da Endostatina (c.4349G > A; Asp1437Asn) contribuem na predisposição a obesidade em pacientes com diabetes tipo 2. (113 obesos, BMI > 30; 232 não-obesos, BMI < 30) de ancestralidade Européia. Nenhuma evidência de associação entre o alelo c.4349G > A e obesidade foi observada, contudo, observamos uma freqüência significativamente maior de homozigotos c.1136TT em obesos (19.5%) do que em não-obesos (10.9%)[P = 0.02; OR = 2.0 (95%CI: 1.07-3.73)], sugerindo que o alelo c.1136T está associado com obesidade conforme ummodelo recessivo. Este genótipo manteve-se associado à obesidade (P = 0.048) mesmo após o controle das variáveis colesterol, LDL e triglicérides, e confere um risco 2.8 vezes maior de obesidade. Portanto, nossos dados sugerem o envolvimento do colágeno XVIII em adipogênese humana e predisposição a obesidade.

Collagen XVIII can generate two fragments, NC11-728 containing a frizzled motif which possibly acts in Wnt signaling and Endostatin, which is cleaved from the NC1 and is a potent inhibitor of angiogenesis. Collagen XVIII and Wnt signaling have recently been associated with adipogenic differentiation and obesity in some animal models, but not in humans. In the present report, we have shown that COL18A1 expression increases during human adipogenic differentiation. We also tested if polymorphisms in the Frizzled (c.1136C>T; Thr379Met) and Endostatin (c.4349G>A; Asp1437Asn) regions contribute towards susceptibility to obesity in patients with type 2 diabetes (113 obese, BMI =30; 232 non-obese, BMI < 30) of European ancestry. No evidence of association was observed between the allele c.4349G>A and obesity, but we observed a significantly higher frequency of homozygotes c.1136TT in obese (19.5%) than in non-obese individuals (10.9%) [P = 0.02; OR = 2.0 (95%CI: 1.07-3.73)], suggesting that the allele c.1136T is associated to obesity in a recessive model. This genotype, after controlling for cholesterol, LDL cholesterol, and triglycerides, was independently associated with obesity (P = 0.048), and increases the chance of obesity in 2.8 times. Therefore, our data suggest the involvement of collagen XVIII in human adipogenesis and susceptibility to obesity.

Colágeno XVIII, uma proteoglicana, é um componente das membranas basais (MBs). Existem três isoformas distintas que diferem apenas na região N-terminal, mas que apresentam um padrão específico de expressão nos diferentes tecidos e durante o desenvolvimento. A clivagem da região C-terminal produz endostatina, um inibidor de angiogênese. Na sua região N-terminal, há um motivo "frizzled'', o qual parece estar envolvido com a sinalização de Wnt. Mutações no gene COL18A1 causam a síndrome de Knobloch (SK), uma condição de herança autossômica recessiva caracterizada por degeneração vítreo - retiniana, degeneração de mácula e encefalocele occipital. Esta revisão discute o efeito tanto de alelos raros como polimórficos no fenótipo, mostrando que deficiência de uma das isoformas de colágeno XVIII é suficiente para causar SK e que alelos nulos causando deficiência de todas as isoformas de colágeno XVIII estão associadas a alterações oculares mais graves. Esta revisão, além de ilustrar a importância funcional do colágeno XVIII no desenvolvimento do olho e na manutenção de sua estrutura, também mostra que esta proteína tem um papel funcional importante em outros tecidos e órgão, como no sistema nervoso central e rim.

Collagen XVIII, a proteoglycan, is a component of basement membranes (BMs). There are three distinct isoforms that differ only by their N-terminal, but with a specific pattern of tissue and developmental expression. Cleavage of its C-terminal produces endostatin, an inhibitor of angiogenesis. In its N-terminal, there is a frizzled motif which seems to be involved in Wnt signaling. Mutations in this gene cause Knobloch syndrome KS), an autosomal recessive disorder characterized by vitreoretinal and macular degeneration and occipital encephalocele. This review discusses the effect of both rare and polymorphic alleles in the human phenotype, showing that deficiency of one of the collagen XVIII isoforms is sufficient to cause KS and that null alleles causing deficiency of all collagen XVIII isoforms are associated with a more severe ocular defect. This review besides illustrating the functional importance of collagen XVIII in eye development and its structure maintenance throughout life, it also shows its role in other tissues and organs, such as nervous system and kidney.

OBJETIVO: comparar as características clínicas de doença priônica com as da demência frontotemporal e parkinsonismo associada ao cromossoma 17 (FTDP-17). FUNDAMENTOS: doenças priônicas não são usualmente incluídas no diagnóstico diferencial da FTDP-17 porque a doença de Creutzfeldt-Jakob (DCJ), a mais comum entre as doenças priônicas hereditárias, frequentemente manifesta-se como demência rapidamente progressiva. Por outro lado, a FTDP-17 apresenta-se insidiosamente na quinta década, com alterações do comportamento e sinais parkinsonianos. MÉTODO: apresentamos as características clínicas de 12 membros de uma família com DCJ associada à mutação de ponto no codon 183 do gene da proteína priônica. RESULTADOS: os sintomas iniciaram-se aos 44.0 ± 3.7 anos e a duração até o óbito foi de dois a cinco anos. Alterações do comportamento foram os sintomas iniciais mais frequentes. Nove pacientes foram atendidos inicialmente por psiquiatras. Oito pacientes manifestaram sinais parkinsonianos. CONCLUSÃO: as características clínicas apresentam considerável semelhança com as descritas na FTDP-17.

OBJECTIVE: To compare the clinical features of a familial prion disease with those of frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17). BACKGROUND: Prion diseases are not usually considered in the differential diagnosis of FTDP-17, since familial Creutzfeldt-Jakob disease (CJD), the most common inherited prion disease, often manifests as a rapidly progressive dementia. Conversely, FTDP-17 usually has an insidious onset in the fifth decade, with abnormal behavior and parkinsonian features. METHOD: We present the clinical features of 12 patients from a family with CJD associated with a point mutation at codon 183 of the prion protein gene. RESULTS: The mean age at onset was 44.0 ± 3.7; the duration of the symptoms until death ranged from two to nine years. Behavioral disturbances were the predominant presenting symptoms. Nine patients were first seen by psychiatrists. Eight patients manifested parkinsonian signs. CONCLUSION: These clinical features bear a considerable resemblance to those described in FTDP-17.

É relatado o caso de um paciente com início da sintomatologia aos 7 anos de idade, cujo estudo genético e o de seu pai, portador assintomático, revelou um fragmento adicional de DNA, maior no paciente sintomático do que no pai portador. Os dados provenientes do estudo genético deste par familiar em gerações sucessivas, provavelmente o primeiro realizado no Brasil desde a recente descoberta por autores americanos do tipo de anormalidade genética presente na distrofia miotônica, vêm salientar a explicação genética para o fenômeno clínico da antecipação. São comentados resumidamente os principais avanços no campo da genética molecular desta doença e sua correlação ao início precoce da sintomatologia, como ocorreu no nosso paciente.

We report the case of a child with myotonic dystrophy (DM) with symptoms begining at the age of seven, whose genetic study showed an additional DNA fragment, greater than of his father, an asymptomatic carrier. The clinical and molecular analysis of this parent-child pair are probably the first described in Brazil, since the recent discovery of genetic abnormality in DM by American and European researchers, that explained the long-debated phenomenon of "anticipation" in this disease. The main advances in molecular genetics in DM and its correlation with increasing severity and earlier onset of the symptoms in sucessive generations of a family are commented briefly.