Sumários
T 25: Genética forense e genética clínica
4 Dezembro 2025, 12:30 • Patricia Beldade
Utilização de marcadores genéticos em investigação forense e na prática clínica.
A Genética Forense envolve identificar indivíduos através do seu perfil genético. Pode ser usada para identificação individual (e.g. saber se restos mortais correspondem a pessoas dadas como desaparecidas), determinação de parentesco (e.g. estabelecimento de paternidade), criminalística biológica (e.g. colocar suspeito no local e altura dum crime – análise que é tipicamente probabilística), e também estudo de acidentes em massa (em que há muitos restos mortais misturados) e em questões de imigração (e.g. estabelecimento de se candidatos a imigrar são, de facto, descendentes directos de residentes).
A Genética Clínica envolve a utilização de marcadores genéticos para diagnóstico (e.g. “teste do pezinho” que faz parte do Plano Nacional de Rastreio Neonatal que rastreia cerca de 40 doenças de base genética conhecida), etiologia (e.g. diabetes, cuja origem vai afectar o tipo de seguimento mais apropriado), prognóstico e terapêutica (e.g. decisões sobre o tratamento) de doenças humanas.
Da história dos marcadores genéticos salientam-se a descoberta da estrutura do DNA (1950s), a sequenciação de Sanger (1970s), a PCR (19802), o genoma humano (2001; 2024). A identificação individual de pessoas começou por ser feita com recurso a RFLPs, mas com a PCR passou rapidamente se passou a usar microsatélites.
Há muitos marcadores mas usam-se sobretudo STRs (microssatélites) e SNPs. Os STRs resolvem cerca de 99% dos casos forenses, mas os SNPs tb são usados. Na genética clínica usam-se sobretudo SNPs e SNVs, sendo raros os casos de doenças associadas a STRs.
1) Utilização de STRs em investigação forense. Propriedades relevantes dos STRs nestas aplicações, incluindo robustez, capacidade de descriminação, facilidade de análise, possibilidade de multiplex. Kits de marcadores e bases de dados de perfis partilhados internacionalmente. (e.g. CODIS, painel de cerca de 16-23 STRs que permitem determinar o sexo e, baseado na frequência conhecida dos alelos alternativos, permitem calcular probabilidade de identidade). Com este número de microssatélites, a probabilidade de fazer identificação individual correcta é bastante elevado. Exemplos de utilização de STRs em diferentes tipos de investigação forense: criminalística biológica, identificação de identidade genética individual, investigação biológica de parentesco. A utilização de STRs na genética clínica é menos comum mas existem algumas doenças (geralmente neurodegenerativas) associadas à expansão de STRs.
2) Utilização de SNPs em investigação forense. Propriedades relevantes dos SNPs nestas aplicações, incluindo serem pequenos (e, portanto, passíveis de ser usados em DNA mais degradado), abundantes e presentes em diferentes zonas do genoma, baixa taxa de mutação (menor que para os STRs: 1/10K meioses para SNPs e 1/1K meioses para STRs). Exemplos de utilização de SNPs em diferentes tipos de investigação forense: identificação de indivíduos, identificação de características fenotípicas (EVCs: externally visible characters, como cor dos olhos, cabelo e pele), estudos de linhagens e relações familiares e estudos de ancestralidade. Utilização de SNPs em investigação clínica. Distinção entre SNPs (single nucleotide polimorphism) vs e SNVs (single nucletodide variant, em que os minor alleles são de frequência tão baixa que são usados como marcadores individuais ou familiares e não populacionais, como os SNPs). Exemplos de marcadores associados a doenças: BRAC1 em oncogenética, CYP em farmacogenética, marcadores associados a diabetes. Efeitos variáveis de alelos de marcadores usados em genética clinica: de patogénico a benigno. Exemplo de estudos com diabetes monogénico. Uso de técnicas de NGS para genotipagem de alto débito e para sequenciação de genomas inteiros cada vez mais a ser usados na genética clínica.
Aula lecionada pelo convidado, Doutor Paulo Dário, especialista em genética forense e genética médica e com trabalho em ambas as áreas enquanto investigador no Instituto de Medicina Legal e, mais recentemente, no Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge.
TP 12 : Trabalho de grupo
4 Dezembro 2025, 10:00 • Patricia Beldade
Apresentação individual de artigos (10 estudantes) e trabalho de grupo.
T 24: Genética da conservação de cetáceos
2 Dezembro 2025, 15:30 • Patricia Beldade
Desafios particulares de estudos de cetáceos, incluindo dificuldades de acesso que foram aligeiradas pela possibilidade de amostragem “remota”. Ameaças a populações naturais de cetáceos. Técnicas para seguir e para amostrar cetáceos com recolha de amostras que permitem diferentes tipos de análise: genética/genómica, química (e.g. contaminantes), biológica (e.g. micróbios associados, dieta). Tipos de aplicações de marcadores genéticos nos estudos de cetáceos, incluindo identificação individual, determinação do sexo, genética de populações (incluindo estrutura populacional, níveis de endogamia, tamanho populacional efectivo, história demográfica), taxonomia e evolução e regimes alimentares. Tipos de marcadores usados: mtDNA, microssatélites, SNPs. Hoje em dia, a maioria dos novos estudos usa WGS.
Exemplo 1: Estudo das populações da baleia corcunda do Hemisfério Sul. Necessidade de actualizar a informação da estrutura populacional destas baleias para que a Comissão Baleeira Internacional possa fazer a gestão dos stocks e regular o acesso. Amostragem em diferentes locais de procriação (mais quentes e próximos do Equador) e locais de alimentação (mais frios e mais para Sul). Combinação de estudos de diferentes equipas responsáveis por “seguir” as baleias de diferentes zonas geográficas, presumivelmente correspondendo a diferentes rotas de migração. Possibilidade de “mistura” entre rotas, com indivíduos que se deslocam entre elas e “diluem” a diferenciação entre elas. Estudo usando amostras biológicas colhidas primariamente de indivíduos vivos (juvenis e adultos) em diferentes locais e diferentes alturas do ano. Uso de marcadores microssatélite (10 pares de “primers” usados em reações multiplex cada uma com 3-4 pares) e mtDNA (sequência da “Control Region”). Uso para determinar o sexo dos indivíduos amostrados, bem como a diversidade genética e a estrutura populacional com cálculo da heterozigotia esperada e observada, Fst e “genetic clusters” (via análise no programa “Structure”). O estudo do “stock B” que migra passando no golfo da Guiné concluiu que este stock tem uma estrutura populacional complexa devendo ser gerido segundo um “multi-stock model” - publicado no artigos Carvalho et al. Marine Biology (2014). O estudo subsequente juntou a estas amostras amostras de outras populações do hemisfério Sul, para um total de 3575 indivíduos amostrados, foi publicado no artigo Kershaw et al. Molecular Ecology (2017). Quando há poucos marcadores, são precisas mis amostras para se poderem tirar conclusões. Com o crescimento de popularidade e acessibilidade de SNPs, podemos ter muitos mais marcadores e conseguimos fazer estudos com menos amostras.
Exemplo 2: Estudo dos golfinhos roazes do Atlântico Norte. Distinção entre populações mediterrânicas, pelágicas e costeiras (correspondendo a ecótipos diferentes). Há algumas populações costeiras que são residentes, incluindo a do estuário do Sado. Estudo da estrutura populacional dos roazes do Atlântico Norte usando como amostras, biópsias de animais vivos e arrojamentos, e como marcadores, 22 loci microssatélite, bem como mtDNA. Procura de relação entre a estrutura populacional e o habitat específico (incluindo adaptação local) e com a estrutura social das populações. Enfoque nas populações costeiras, que incluem algumas populações residentes, ms sem incluir a do estuário do Sado. Redução das populações costeiras e ameaças que sofrem: caça (ocorria em Portugal até aos anos 1980), interacção com pescas, ruído sub-aquático, tráfego marítimo, observação turística, contaminantes resultantes de actividade humana. Em particular, os contaminantes químicos chamados PCBs são abundantes, acumulan-se nos animais (passando tb no leite materno) e causam mortalidade (efeitos na imunidade e endocrinologia). Relevância do estudo no contexto de esforços de conservação e directivas europeias que definem áreas específicas de proteção chamadas SACs (special areas of conservation). Estudo publicado no artigo Louis et al. Molecular Ecology (2014). Mais recentemente, trabalho com enfoque na população residente dos golfinhos do Sado a ser seguidos no tempo. A população tem efectivos entre 25 e 30 indivíduos desde o final dos anos 90 (em 2024 existem 23 indivíduos, tendo morrido 4 no último ano), com golfinhos de faixas etárias avançadas e elevada mortalidade juvenil. Compilação de amostras do Sado colhidas de novo e disponíveis de estudos anteriores, totalizando 15 amostras. Análise genética de mtDNA e 17-20 microssatélites permitiu calcular heterozigotia observada (Ho) e esperada (He), allelic richness, e relações de parentesco entre golfinhos amostrados. Dados usados para estimar Fst, e fazer análise de PCA e Structure. Identificação da população do Sado como uma população distinta das restantes e com baixos níveis de variabilidade genética e em situação crítica. Estudo estendido para a análise de (33 mil) SNPs obtidos de projectos de WGS de algumas amostras (120 golfinhos, incluindo 8 do Sado). Análise de estrutura populacional mais fina, permitindo estimar a data de origem das populações da Galiza e Sado para os anos 1500s, e procura de regiões do genoma sob seleção. Dados a ser integrados num artigo que está agora nas fases finais de preparação e que foram comunicados a agências de proteção da biodiversidade nacionais (ICNF) e internacionais (IUCN). A pressão nacional para a proteção dos golfinhos do Sado não teve efeito, mas a IUCN recomendou preservação do estuário do Sado, criando alguma pressão internacional.
T 23 : Microbiota studies: from barcodes and metagenomics to bacterial evolution
27 Novembro 2025, 12:30 • Patricia Beldade
Microbiota (conjunto de micro-organismos) e microbioma (conjunto dos seus genes, metabolitos, etc.). Importância dos micro-organismos associados a diferentes partes do corpo humano. Funções essenciais e protecção contra a invasão de patogénios (conferem o que se chama “resistência à colonização”). Também há microbioma associado a organismos de outras espécies e microbioma associado a diferentes tipos de ambientes (e.g. microbioma do oceano).
Caracterização da composição do microbiota usando análise genética: pode ser através de sequenciação dum único gene (barcode) ou de genomas completes. 16S como o DNA barcode usado para caracterizar “espécies” de bactérias. Em vez de espécies, fala-se em OTUs, Operational Taxonomic Units. Passos seguidos na análise de microbiota usando 16S: amostra biológica, extracção de DNA, amplificação de porção do 16S (primers em zonas conservadas flanqueadoras de zonas variáveis), sequenciação dos amplicões de 16S (normalmente por NGS), comparação das sequências obtidas com sequências correspondentes a diferentes OTUs que estão em bases de dados. Limitações da caracterização do microbiota através da análise de 16S: distinção entre espécies mas não de estirpes da mesma espécie; sequência de gene único não dá informação sobre funções de outros genes no genoma.
Sequenciação de genomas bacterianos completos. A metagenómica refere-se à sequenciação dos genomas do conjunto de microorganismos representados numa amostra biológica, usando tecnologia de NGS. Uma vez que temos todos os genes, para além de identificar “espécies”, esta análise permite chegar às funções que essas espécies possam estar a desempenhar. Também permite detectar variação intra-específica e outros organismos (como virus). Com metagenómica de amostras colhidas ao longo do tempo, é possível seguir a evolução da comunidade de micro-organismos bem como dos genomas das espécies que a compõem. Hoje em dia, está a usar-se a Inteligência Artificial para ajudar na análise da grande quantidade de dados da metagenómica (e.g. de artigo doi: 10.1016/j.cell.2024.09.027).
Perspectiva temporal da utilização de marcadores genéticos em estudos de microbioma: desde o 16S (1977, usando Sanger sequencing, Carl Woese descobriu um novo reino, archea) à metagenómica (2000s, usando NGS).
Exemplos de estudos da evolução da microbiota em ratinhos. Caso de estudo 1: Alterações do microbiota depois de tratamento com antibióticos: redução da carga microbiana e da diversidade de OTUs (Thompson et al. Cell Reports 2015). Caso de estudo 2: Evolução de novos colonizadores nos intestinos em animais com algum microbiota residente (tratamento breve com antibiótico que deixou alguma complexidade no microbiota residente). Detecção de mutações adaptativas: aparecimento em réplicas independents e aumento de frequência ao longo do tempo. Evolução também por transferência lateral de genes: profagos integrados nos genomas das bactérias invasoras (Frazão et al. PNAS 2019). Caso de estudo 3: Evolução de bactérias colonizadoras de intestinos de ratinhos fêmea grávidas e não grávidas tratadas com antibiótico que elimina todas excepto as bactérias invasoras (estudo em curso no grupo do Nelson Frazão).
TP11: RNA-seq
27 Novembro 2025, 10:00 • Patricia Beldade
Variação genética e epigenética, variação em expressão genética e variação em características fenotípicas observáveis. Estratégias para medir expressão genética, incluindo análise transcriptómica com base em NGS, chamada RNA-seq. Exercício de análise e interpretação de dados de RNA-seq: PCA e Volcano Plots. Aula dada pelo investigador Dragan Stajic.