Transcriptômica da Covid-19: identificação de potenciais biomarcadores e mecanismos moleculares da gravidade da doença
dc.contributor.advisor | Lima, Lucymara Fassarella Agnez | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-0642-3162 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/1083882171718362 | pt_BR |
dc.contributor.author | Oliveira, Thaís Teixeira | |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-9397-7061 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8383930401109308 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Medeiros, Silvia Regina Batistuzzo de | |
dc.contributor.referees2 | Araújo, Joselio Maria Galvão de | |
dc.contributor.referees3 | Franco, Glória Regina | |
dc.contributor.referees4 | Santos, Ândrea Kely Campos Ribeiro dos | |
dc.date.accessioned | 2025-01-23T19:18:41Z | |
dc.date.issued | 2024-09-30 | |
dc.description.abstract | During the COVID-19 pandemic, transcriptome studies were conducted to investigate potential mechanisms of immune response to SARS-CoV-2 and identify possible treatment targets, virus-host interactions, and disease biomarkers. However, much of this data remains underutilized, and some studies involve a limited number of evaluated patients. This has led to a wide variety of observed results, with few translating into future research or clinically applicable markers. The objective of this study is to identify differentially expressed genes, molecular mechanisms, transcriptional regulators, and potential biomarkers involved in the pathogenesis of severe COVID-19. To achieve this, the methodology was divided into three main approaches: (1) To enhance the identification of molecular targets and biomarkers, this work reviewed the literature on transcriptomics published during the pandemic and its key findings. Specifically, 203 articles reporting transcriptomic experiments conducted on SARS-CoV-2-infected patients and uninfected controls were analyzed. (2) Furthermore, multiple datasets from patients with severe and mild COVID-19 were analyzed in an integrated manner to identify potential targets or pathways associated with disease progression and discover biomarkers of severity. This analysis included three whole blood datasets and one dataset of leukocyte samples. Additionally, data from nasal swabs and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were examined. (3) Finally, the highlighted genes were evaluated in the serum of patients with mild and severe COVID-19 to validate testable serum biomarkers. The literature highlights the dysregulation of interferon-stimulated genes (ISGs), cytokines, chemokines, and genes related to neutrophil activation. In contrast, integrated reanalysis revealed that patients with severe COVID-19 exhibit overexpression of genes encoding extracellular exosome proteins, endomembrane system proteins, and neutrophil granules. Key targets such as S100A9, LY96, GAPDH, RAB1B, NFKBIA, and CD63 were identified as playing significant roles in the cellular response to infection. Conversely, severe COVID-19 patients show downregulation of genes encoding components of the T-cell receptor complex and nucleolar proteins, including TP53, IL2RB, and NCL. On the other hand, patients with severe COVID-19 present downregulation of genes encoding components of the T-cell receptor complex and nucleolar proteins, including TP53, IL2RB, and NCL. Furthermore, prediction analysis of master regulators—considering the sets of up- and downregulated genes—identified SPI1 as a transcription factor associated with upregulated genes, while TP53, MYC, and MAX were found to play critical roles in regulating the expression of downregulated genes during COVID-19. The validation of testable RNA targets in serum revealed that S100A9, GAPDH, and NFKBIA RNAs are promising biomarkers for assessing the prognosis of severe COVID-19. Notably, several of these genes had not been cited in prior studies, underscoring the novel contributions of this work. These findings offer valuable insights into the molecular pathophysiology of SARS-CoV-2 infection. Additionally, identifying transcriptional factors that regulate the expression of genes involved in infection and the inflammatory response may be pivotal for advancing our understanding of the disease and for the development of new therapeutic targets. | pt_BR |
dc.description.embargo | 2025-12-02 | |
dc.description.resumo | Durante a pandemia da COVID-19, estudos de transcriptoma foram produzidos com o objetivo de investigar possíveis mecanismos de resposta imunológica ao SARSCoV-2, descobrir possíveis alvos de tratamento, elucidar a relação vírus-hospedeiro e elencar biomarcadores da doença. No entanto, muitos desses dados permanecem subutilizados e alguns podem possuir um número limitado de pacientes avaliados fazendo com que uma grande variedade de resultados fosse observada e poucos fossem refletidos em pesquisas futuras ou marcadores clinicamente aplicáveis. O objetivo deste trabalho é identificar genes diferencialmente expressos, mecanismos moleculares, reguladores transcricionais e potenciais biomarcadores envolvidos na patogênese da COVID-19 grave. Para isso, a metodologia foi dividida em três frentes: (1) A fim de melhorar a busca por alvos moleculares e biomarcadores, este trabalho avaliou a literatura produzida durante a pandemia na área de transcriptômica e seus principais resultados. Neste estudo, foram analisados 203 artigos publicados que realizaram experimentos de transcriptômica em pacientes infectados pelo SARS-CoV-2 e controles não infectados. (2) Além disso, vários conjuntos de dados de pacientes com COVID-19 grave e leve foram analisados de maneira integrada para identificar possíveis alvos ou vias associadas à progressão da doença e descobrir biomarcadores de gravidade. Neste tópico, foram analisados três conjuntos de dados de sangue total e um conjunto de dados de amostras de leucócitos. Ademais, dados de swab nasal e PBMC também foram analisados. (3) Os genes destacados foram avaliados em soro de pacientes com COVID-19 leve e grave, a fim de validar biomarcadores testáveis em soro. Como resultado, a literatura produzida destaca a desregulação de genes estimulados por interferon (ISGs), citocinas e quimiocinas e genes relacionados a ativação de neutrófilos. Por outro lado, após a reanálise integrada, foi observado que pacientes graves com COVID-19 exibem superexpressão de genes que codificam proteínas de exossomos extracelulares, proteínas do sistema de endomembranas e grânulos de neutrófilos. Além disso, foram destacados alvos-chave como S100A9, LY96, GAPDH, RAB1B, NFKBIA e CD63 que podem desempenhar um papel importante na resposta celular à infecção. Por outro lado, pacientes com COVID19 grave apresentam regulação negativa de genes que codificam componentes do complexo receptor de células T e proteínas do nucléolo, incluindo TP53, IL2RB e NCL. Finalmente, a análise de predição de reguladores master, considerando o conjunto de genes up e downregulados mostrou que o SPI1 é um fator de transcrição associado aos genes positivamente regulados e TP53, MYC e MAX têm um papel essencial na regulação da expressão dos genes downregulados durante o COVID-19. Por fim, a validação de alvos de RNA testáveis em soro observou que os RNAs de S100A9, GAPDH e NFKBIA são biomarcadores com potencial para avaliação do prognóstico da infecção de COVID-19 grave. Vários desses genes não foram citados em trabalhos anteriores o que indica que este trabalho identificou alvos importantes que podem estimular insights sobre a compreensão da fisiopatologia molecular da infecção por SARS-CoV-2. Além disso, a identificação de fatores transcricionais que regulam a expressão de genes envolvidos na infecção e na resposta inflamatória pode ser fundamental para o avanço da compreensão da doença e para a busca por novos alvos terapêuticos. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
dc.identifier.citation | OLIVEIRA, Thaís Teixeira. Transcriptômica da Covid-19: identificação de potenciais biomarcadores e mecanismos moleculares da gravidade da doença. Orientadora: Dra. Lucymara Fassarella Agnez Lima. 2024. 135f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/61862 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Embargado | pt_BR |
dc.subject | SARS-CoV-2 | pt_BR |
dc.subject | RNA-seq | pt_BR |
dc.subject | Resposta imunológica | pt_BR |
dc.subject | Biomarcadores | pt_BR |
dc.subject | Fatores de transcrição | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.title | Transcriptômica da Covid-19: identificação de potenciais biomarcadores e mecanismos moleculares da gravidade da doença | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |