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Transcriptional consequences of MBD5 disruption in mouse brain and CRISPR-derived neurons
( 2020 ) Seabra, Catarina M.; Aneichyk, Tatsiana; Erdin, Serkan; Tai, Derek J.C.; De Esch, Celine E.F.; Razaz, Parisa; An, Yu; Manavalan, Poornima; Ragavendran, Ashok; Stortchevoi, Alexei; Abad, Clemer; Young, Juan I.; Maciel, P.; Talkowski, Michael E.; Gusella, James F.
Background: MBD5, encoding the methyl-CpG-binding domain 5 protein, has been proposed as a necessary and sufficient driver of the 2q23.1 microdeletion syndrome. De novo missense and protein-truncating variants from exome sequencing studies have directly implicated MBD5 in the etiology of autism spectrum disorder (ASD) and related neurodevelopmental disorders (NDDs). However, little is known concerning the specific function(s) of MBD5. Methods: To gain insight into the complex interactions associated with alteration of MBD5 in individuals with ASD and related NDDs, we explored the transcriptional landscape of MBD5 haploinsufficiency across multiple mouse brain regions of a heterozygous hypomorphic Mbd5 <sup>+/GT</sup> mouse model, and compared these results to CRISPR-mediated mutations of MBD5 in human iPSC-derived neuronal models. Results: Gene expression analyses across three brain regions from Mbd5 <sup>+/GT</sup> mice showed subtle transcriptional changes, with cortex displaying the most widespread changes following Mbd5 reduction, indicating context-dependent effects. Comparison with MBD5 reduction in human neuronal cells reinforced the context-dependence of gene expression changes due to MBD5 deficiency. Gene co-expression network analyses revealed gene clusters that were associated with reduced MBD5 expression and enriched for terms related to ciliary function. Limitations: These analyses included a limited number of mouse brain regions and neuronal models, and the effects of the gene knockdown are subtle. As such, these results will not reflect the full extent of MBD5 disruption across human brain regions during early neurodevelopment in ASD, or capture the diverse spectrum of cell-type-specific changes associated with MBD5 alterations. Conclusions: Our study points to modest and context-dependent transcriptional consequences of Mbd5 disruption in the brain. It also suggests a possible link between MBD5 and perturbations in ciliary function, which is an established pathogenic mechanism in developmental disorders and syndromes.
Semi-transparent Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells for agricultural-integrated photovoltaics applications
( 2025 ) Magalhães, Ricardo da Silva; Sadewasser, Sascha; Anacleto, Pedro Alexandre Marques
As células solares fotovoltaicas (PV SC) são uma tecnologia fundamental para alcançar um futuro mais sustentável, aproveitando a energia renovável que é o sol. Desde a primeira observação do efeito fotovoltaico (PV) em 1839, a energia solar passou a ser amplamente utilizada, principalmente por meio de painéis à base de silício instalados em residências, quintas solares e aplicações em larga escala. No entanto, ainda existe uma lacuna significativa na integração da tecnologia PV em aplicações agrícolas, onde os efeitos da sombra e os altos custos iniciais representam grandes desafios.
As células solares semi-transparentes de Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) oferecem uma solução promissora para sistemas agrivoltaicos (APV), pois permitem que uma fração da luz solar atinja as plantas, enquanto convertem o resto em eletricidade. Como uma tecnologia de filme fino, o CIGS requer 99% menos material do que os PVs convencionais de silício, tornando-se uma alternativa atraente para o duplo uso do solo.
Esta tese tem como objetivo desenvolver células solares de filme fino com microestruturas à base de CIGS, demonstrando seu potencial para mitigar os problemas da sombra associados aos painéis de silício tradicionais. Além disso, compara tecnologias fotovoltaicas existentes e emergentes para avaliar as suas vantagens e limitações na integração na agricultura.
O método proposto envolve a fabricação de células solares segmentadas espacialmente por meio de fotolitografia, alcançando a semi-transparência através da implementação de linhas finas de CIGS. O processo começa com a deposição de molibdênio num substrato de vidro de soda-lime, seguido pela deposição da camada absorvedora utilizando um processo de duas etapas: pulverização catódica (sputtering) de Cu-In-Ga e selenização via deposição química de vapor (CVD). Utilizando fotolitografia com lift-off, obtém-se o micro padrão desejado, seguido pela deposição de uma camada de buffer (via deposição química em banho) e de uma camada final (window) (via pulverização catódica por magnetrão).
Embora a fabricação de um dispositivo totalmente funcional não tenha sido alcançada, o estudo analisa detalhadamente os desafios enfrentados, identificando possíveis causas de falha e melhorias para futuras tentativas. Os resultados fornecem informações valiosas sobre a viabilidade das células solares semi-transparentes de CIGS para aplicações agrivoltaicas e o seu potencial impacto na sustentabilidade agrícola e na geração de energia.
Resultados preliminares indicam que os micro designs de STPV conseguem equilibrar com sucesso a conversão de energia solar e a transmissão de luz, permitindo que uma quantidade suficiente de radiação fotossintética ativa (PAR) atinja as plantas, mantendo ao mesmo tempo uma geração de energia eficiente. Estreforçam o potencial das células solares semi-transparentes de CIGS como uma solução viável para sistemas sustentáveis de produção de alimentos e energia.
In vivo molecular signatures of cerebellar pathology in spinocerebellar ataxia type 3
( 2020 ) Costa, Maria do Carmo; Radzwion, Maria; McLoughlin, Hayley S.; Ashraf, Naila S.; Fischer, Svetlana; Shakkottai, Vikram G.; Maciel, P.; Paulson, Henry L.; Öz, Gülin
Background: No treatment exists for the most common dominantly inherited ataxia Machado-Joseph disease, or spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3). Successful evaluation of candidate therapeutics will be facilitated by validated noninvasive biomarkers of disease pathology recapitulated by animal models. Objective: We sought to identify shared in vivo neurochemical signatures in two mouse models of SCA3 that reflect the human disease pathology. Methods: Cerebellar neurochemical concentrations in homozygous YACMJD84.2 (Q84/Q84) and hemizygous CMVMJD135 (Q135) mice were measured by in vivo magnetic resonance spectroscopy at 9.4 tesla. To validate the neurochemical biomarkers, levels of neurofilament medium (NFL; indicator of neuroaxonal integrity) and myelin basic protein (MBP; indicator of myelination) were measured in cerebellar lysates from a subset of mice and patients with SCA3. Finally, NFL and MBP levels were measured in the cerebellar extracts of Q84/Q84 mice upon silencing of the mutant ATXN3 gene. Results: Both Q84/Q84 and Q135 mice displayed lower N-acetylaspartate than wild-type littermates, indicating neuroaxonal loss/dysfunction, and lower myo-inositol and total choline, indicating disturbances in phospholipid membrane metabolism and demyelination. Cerebellar NFL and MBP levels were accordingly lower in both models as well as in the cerebellar cortex of patients with SCA3 than controls. Importantly, N-acetylaspartate and total choline correlated with NFL and MPB, respectively, in Q135 mice. Long-term sustained RNA interference (RNAi)-mediated reduction of ATXN3 levels increased NFL and MBP in Q84/Q84 cerebella. Conclusions: N-acetylaspartate, myo-inositol, and total choline levels in the cerebellum are candidate biomarkers of neuroaxonal and oligodendrocyte pathology in SCA3, aspects of pathology that are reversible by RNAi therapy.