Littérature scientifique sur le sujet « Genetica e Sviluppo del Rene »

La malattia autosomica dominante policistica renale (ADPKD) è la malattia genetica più comune in nefrologia. Due geni sono stati implicati nello sviluppo della malattia: PKD1 sul cromosoma 16 (85%) e PKD2 sul cromosoma 4 (15%). La ADPKD è clinicamente caratterizzata da coinvolgimento renale ed extrarenale espresso con la comparsa di manifestazioni cistiche e non cistiche. Dal momento che le complicanze cardiovascolari sono la principale causa di morbilità e mortalità, questa revisione si propone di analizzare il coinvolgimento cardiaco e vascolare in ADPKD. L'ipertensione è uno dei sintomi più frequenti e comune e si verifica in circa il 60% dei pazienti prima della comparsa di disfunzione renale. L'effetto dell'ipertensione sulla progressione verso stadi terminali della malattia renale, rende tale fattore di rischio uno dei più importanti e potenzialmente trattabili in ADPKD. L'ipertrofia ventricolare sinistra, spesso rilevata in questi pazienti, rappresenta un altro importante fattore di rischio indipendente per morbilità e mortalità cardiovascolare nella ADPKD. Altre anomalie come la disfunzione diastolica biventricolare, la disfunzione endoteliale e l'aumento dello spessore intima-media carotideo sono presenti anche in giovani pazienti con ADPKD con normale pressione sanguigna e la funzione renale ben conservata. Gli aneurismi intracranici, quelli extracranici e i difetti valvolari cardiaci sono altre manifestazioni cardiovascolari di comune riscontro nei pazienti con ADPKD. Il trattamento precoce dell'ipertensione mediante l'uso di agenti bloccanti del sistema renina-angiotensina-aldosterone potrebbe svolgere un effetto nefroprotettivo e ridurre l'insorgenza di complicanze cardiovascolari nei pazienti con ADPKD.

Questo articolo esamina lo sviluppo storico della sociologia del diritto in Lettonia e la sua importanza nell'odierno sistema giuridico lettone. L'autrice pone l'accento sul ruolo degli studiosi che hanno maggiormente influenzato tale sviluppo, tanto nel periodo dell'indipendenza lettone fra le due guerre quanto in quello sovietico (P. Stucka, V. Sinaiskis, K. Ducmanis, A. Kruglevskis). Per descrivere lo sviluppo piů recente della sociologia del diritto in Lettonia, l'autrice si sofferma sui piů importanti concetti teorici (come la distinzione fra "sociologia genetica" del diritto" e "sociologia operativa del diritto" proposta da S. Osipova) e descrive il ruolo della sociologia del diritto nell'odierna cultura giuridica lettone.

Gli Autori analizzano il rapporto tra alterazioni genetiche riscontrate in alcuni tipi di epilessia e i deficit cognitivi e di apprendimento, giungendo alla conclusione che l'interazione tra alcuni meccanismi molecolari geneticamente determinati e i fattori ambientali puň spiegare la fisiopatologia di alterazioni dello sviluppo del Sistema Nervoso Centrale in etŕ infantile responsabili di forme di epilessia associate a compromissione delle funzioni cognitive.

L’articolo descrive come è possibile sviluppare il pensiero logico-matematico e le competenze operative concernenti il sistema di numerazione decimale posizionale in modo creativo, operativo ed esemplificativo. Teoricamente l’articolo è vicino al costrutto di «accelerazione cognitiva» (Adey, 2008) che collega in una “scuola del pensiero” la teoria genetica dello sviluppo cognitivo (Piaget, 1977a, 1977b; Piaget & Voelin, 1980), il Piano di studio in vigore (Lehrplan21), la zona di sviluppo prossimale (Vygotskij, 1986) e la metacognizione. Inoltre, l’articolo integra il gioco di ruolo nel senso di esperimento sociometrico (Moreno, 1996; 2007), il metodo dell’esplorazione critica (Piaget, in Inhelder, Sinclair & Bovet, 1974) e l’abaco scolastico come mezzo operativo di rappresentazione del sistema di numerazione decimale posizionale (Johann, 2002; Johann & Matros, 2003). Questi metodi possono orientare il processo di comprensione durante l’apprendimento della matematica.

L'articolo esamina lo sviluppo di forme di pensiero materialista specificamente femministe, a partire dalla filosofia dualistica classica di Beauvoir fino alle scuole piů radicali del materialismo corporeo poststrutturalista. L'A. difende la tesi che una nuova forma di "materia- realismo" che si č sviluppata in questi ultimi anni, in combinazione con nuove frontiere della ricerca scientifica in bio-genetica, scienze neuronali e dell'evoluzione e l'ecologia. Questo neo materialismo femminista si orienta verso una politica vitalista e un'ontologia politica monista.

Nella prima parte del testo gli autori provano a dare delle risposte ad una serie di quesiti riguardanti le identitŕ di genere, cercando di rintracciare i meccanismi che permettono la sopravvivenza e la trasmissione delle identitŕ (attraverso i processi relazionali), partendo da quattro dimensioni specifiche in cui si sviluppa l'essere umano: genetica, evoluzionistica, neurobiologica e antropologico-culturale. Nella seconda parte, ipotizzando l'esistenza di una trasmissione transgenerazionale dell'identitŕ di genere, gli autori si chiedono in che modo questa avvenga tra le mura domestiche e quale peso giochi la presenza di generazioni diverse nella famiglia nel creare le condizioni per un certo sviluppo del maschile, del femminile e della relazione tra i due.

Il rene policistico autosomico dominante (ADPKD) è una malattia genetica molto comune, caratterizzata dalla formazione di cisti in entrambi i reni. Diverse considerazioni circa i meccanismi genetici e molecolari che stanno alla base della formazione delle cisti in questa malattia sono ancora controverse, ma c'è oggi un ampio consenso sul fatto che la ADPKD sia dovuta alla perdita di funzionalità di uno dei due geni mutati nella malattia, PKD1 o PKD2. In questo breve articolo parleremo in particolare di due aspetti: 1) cercheremo di dare una panoramica sullo stato dell'arte di quanto a oggi compreso sulle basi genetiche e molecolari della malattia, cercando di fornire una visione integrata dei diversi modelli di cistogenesi proposti; 2) forniremo una descrizione dettagliata e un'ampia discussione sui recenti risultati riportati dal nostro laboratorio su un difetto a livello del metabolismo del glucosio nella ADPKD e sulle sue potenziali implicazioni terapeutiche, evidenziando anche la necessità di un'ulteriore validazione dei nostri risultati in altri modelli animali di malattia a esordio tardivo e a progressione lenta.

La malattia policistica renale (PKD) è una malattia genetica, con frequente compromissione di organi e apparati extrarenali, la cui evoluzione può portare a insufficienza renale terminale con necessità di ricorrere a un trattamento sostitutivo dialitico (emodialisi o dialisi peritoneale) o al trapianto renale o combinato fegato-rene. L'asportazione di un rene policistico non deve essere considerata routinaria, ma può rendersi necessaria in caso di ripetute emorragie cistiche e di infezioni recidivanti, di fronte al sospetto di una degenerazione neoplastica o al fine di creare uno spazio addominale idoneo per il trapianto. In corso di PKD, la nefrectomia è un atto chirurgico non semplice, in considerazione delle dimensioni della massa da asportare e delle aderenze frequentemente presenti; la classica tecnica chirurgica per via lombotomica extraperitoneale spesso obbliga a un'incisione ampia e invasiva. La via intraperitoneale, a cielo aperto o per via laparoscopica, altera l'integrità peritoneale limitando poi l'opportunità della dialisi peritoneale. Un'incisione lombotomica breve (10–12 cm), con conservazione costale e risparmio dell'integrità peritoneale, per minimizzare l'invasività della classica tecnica open, consente l'isolamento della massa renale e puntura, aspirazione e svuotamento mirato in asepsi di cisti renali. Questa manovra porta al rimodellamento morfologico dell'organo e rende possibile la sua asportazione in tempi chirurgici peraltro contenuti e senza complicanze specifiche intra e peri-operatorie.

L'Autore parte dalla constatazione che molti dei dibattiti attuali sull'individuazione dell'embrione umano vertono attorno alla c.d. "obiezione dei gemelli monozigoti". Premesso che l'obiezione citata riguarda un concetto di individuo legato all'indivisibilità, per cui l'embrione non sarebbe individuo sin dal concepimento in quanto nelle primissime fasi dello sviluppo è suscettibile di divisione in due gemelli identici, l'Autore traccia anzitutto un profilo storico-filosofico della valutazione data ai gemelli ed alla loro formazione. Dopo aver esaminato anche i contributi della biologia moderna e soprattutto gli studi di Hans Driesch, che ha osservato la gemellazione nel riccio di mare, nell'ambito di una filosofia biologica che si ricollega al pensiero aristotelico, viene passata in rassegna l'enorme spinta data alla questione dalla genetica molecolare. L'Autore opera, inoltre, un'analisi critica dell'"obiezione" e riconosce come questa si fonda su una indebita applicazione della metafisica leibniziana per cui individuo significherebbe indivisibile. In realtà il concetto di individuo di riferisce ad una indivisibilità in sé che lo distingue da qualsiasi altro. L'articolo si conclude con un riferimento all'animazione dei gemelli: la divisione di una morula in due parti non significa la divisione dell'anima, per cui l'animazione del gemello non procede dal primo embrione ma ciascuno dei due è pervaso da uno spirito singolo.

Le discipline STEAM rappresentano uno strumento didattico efficace per la promozione della parità, la valorizzazione delle differenze individuali come occasione di crescita collettiva e lo sviluppo di competenze trasversali che favoriscano la costruzione integrata della propria identità personale e professionale. In quest’ottica rappresentano un’opportunità di emersione e realizzazione per tutti quegli studenti Altamente Sensibili caratterizzati da una personalità introversa, e portatori di inclinazioni, necessità e potenzialità di cui la scuola deve necessariamente tenere conto per realizzare una didattica realmente inclusiva e costruttiva. Se posti nelle giuste condizioni, coi giusti strumenti e un corretto approccio metodologico basato sulla conoscenza e la consapevolezza del ruolo che genetica, ambiente ed esperienze formative giocano nella costruzione del Sé, questi studenti potranno acquisire consapevolezza nelle proprie capacità e avere l’opportunità di realizzarsi pienamente nel rispetto delle proprie caratteristiche individuali.

Medullary sponge kidney (MSK) is a rare renal disorder characterized by cystic anomalies of precalyceal ducts, nephrocalcinosis, renal stones and nephronic tubule dysfunctions. Its pathogenesis has yet to be elucidated, but its association with different renal and extra-renal malformative conditions supports the idea of a developmental disorder and its involvement in familial cases shows the role of genetic factors. To date, no genetic study has been conducted. The working hypothesis is that genes regulating renal embryogenesis are good candidates to play a role in the pathogenesis of the disease. Particularly, GDNF and RET genes are necessary for the developing nephro-urological system and their expression is finely regulated during embryogenesis, so mutations of these genes may be important. This study investigated whether they may be really considered disease-causing genes or disease-susceptibility genes, which should modify the expression of key genes of the nephrogenetic process, in MSK patients. A well characterized population of 50 Venetian nephrolitiasic unrelated patients, all of them affected with MSK diagnosed by intravenous urography, was collected. All cases were sporadic. A mutation analysis of all exons and exon-intron boundaries of both GDNF and RET genes was performed using direct DNA sequencing and RFLP approaches. Association and expression studies were also conducted to define the role of the identified mutations. Seven patients had GDNF variants in heterozygosity: a complex allele, constituted by the novel -45G>C and IVS3+18G>A nucleotide substitutions in the 5' UTR, an allele with the intronic mutation IVS3+18G>A alone and the R93W mutation in the coding region, previously described as a disease-susceptibility allele in Hirschsprung disease, congenital central hypoventilation syndrome and phaeocromocytoma and often identified in association with mutations in other genes, including RET. Both the first two alleles showed a frequency below 1% in a Venetian general population and they were never found in a specific control population constituted by individuals who had recurrent calcium nephrolithiasis but not MSK. Investigating the family history, three of these cases were discovered to be indeed familial cases of MSK and the sequence variants were found to co-segregate with the disease in the pedigrees, except for the R93W mutation. An involvement of the RET gene also was hypothesized to be responsible for MSK phenotype in the last case. GDNF gene expression was evaluated in the renal tissue of one MSK patient with the intronic variant resulting, however, not significantly different from control samples. Therefore, it was impossible to characterize further the effects of the identified mutation. No mutations but several single nucleotide polymorphisms (SNPs), already described, were found in the RET gene in MSK patients. Functionally important polymorphisms of the promoter as well as the coding region were focused. The G allele of SNP c2307 T>G in exon 13 showed a frequency different from the control sample (p=0.006). The particular haplotype AA at the -5 and -1 RET promoter SNP loci, never found in controls, also was observed in one patient. The analysis of the genotype frequencies of the promoter revealed that the A/A genotype of SNP-5 was represented in controls but not in MSK patients, while the G/A genotype showed a statistically significant overrepresentation in MSK patients (p=0.040). No AC/AC genotype at the RET promoter SNP loci was identified in MSK patients. Moreover, the AG haplotype composed by alleles at two SNPs in the coding region (c2071 G>A in exon 11 and c2712 C>G in exon 15) was found in homozygosity in three patients and only in heterozygosity in controls (p=0.024). These SNPs were observed to co-segregate as AG and GC haplotypes, but the anomalous GG haplotype was identified in homozygosity in two patients. Reconstructing RET haplotypes using the most significant SNPs in the pedigrees of the probands with GDNF mutations, one was identified recurrent and often associated with MSK and GDNF mutations. This also could explain the familial case without R93W/MSK co-segregation. These data suggest that GDNF gene variants and specific RET haplotypes may be highly associated with MSK phenotype and may have, alone or in association, a potential pathogenicity at least in a subset of MSK patients, demonstrating for the first time that genetic determinants are involved in the pathogenesis of the disease.

Medullary Sponge Kidney (MSK) was recognized for the first time in Padua, in 1939 by Lenarduzzi utilizing a new urography technique and subsequently described in 1949 by Cacchi and Ricci respectively urologist and pathologist at the University of Padua. Since its association with other congenital renal and extrarenal malformations, MSK may be considered among the congenital renal malformations also due to the presence of precalyceal ectasia of collecting ducts . The renal function and life span are normal in MSK patients, neverthless MSK is often complicated by the development of nephrocalcinosis and nephrolithiasis. The pathogenesis of MSK has not been totally elucidated but many authors agree that it is a congenital disease with delayed expression. A genetic cause for MSK could be suggested by the description of some familial cases, by its link to the group of congenital malformations and by its association with other inherited diseases. Recently, the discovery of the genes responsible for this disease has attracted the attention of our group work and in particular of my PhD work. The working hypothesis is that MSK is the consequence of a disturbance in the ureteric bud- metanephric blastema interface, which might be due either to disease- causing mutation/ specific polymorphism of RET, GDNF and other genes involved in the inter-facing, or to particular RET/GDNF genotype interaction. The results of direct sequencing and RFLP testing of GDNF on a population of 112 , unrelated of Venetian origin MSK patients selected on the basis of strict urographic criteria led to the identification of a rare variant of GDNF promoter region (27+18G>A) significantly associated with MSK (p=0.02). In addition, the possibility to extend GDNF screening to the family members of MSK patients carrying rare variants allowed us to discover that the variants were inherited and that they were associated with the MS K phenotype. In the second part of the study it has been placed attention to the familial cases of MSK. Sampling 50 cases from the cohort of 112 sporadic MSK cases, and analyzing family members of the 1° and 2° generations by ultrasonography and /or UroTAC, we found that in 27 families MSK was inherited as an autosomal dominant trait, with variable expressivity and incomplete penetrance. In 19 families the screening of GDNF gene was conducted and, in addition, the screening of Six1, Spry1 and PAX2 genes that are involved in nephrogenesis with an important role in the mechanisms of GDNF regulation was performed. Sequencing of exon and intron boundaries of GDNF gene on the 19 families did not reveal any nucleotide substitutions or rare variants. Similarly, no causative mutation was found for Six1, Spry1 and Pax2. For Spry1 and Pax2 polymorphisms have been found but without any significance in the allele frequency as compared to control population. Another objective of the study was to understand the functional significance od GDNF rare variants in the context of MSK phenotype. The removal of a renal cell carcinoma in a MSK patient with the GDNF intronic (-27+18 G / C )rare variant gave us the opportunity to study MSK papillary cells in culture. We observed an exceptional phenomenon, the appearance of an osteogenic-like phenotype with deposition of calcium phosphate. We wonder if the down-regulation of GDNF expression that was lower in MSK cells in respect to control cells were the culprit of the observed phenomenon. To investigate if GDNF down-regulation most likely due to the mutation in the promoter region, may have had a role in the process of spontaneous calcification, we have stably silenced GDNF gene in human renal epithelial cells (HK2), through the technique of RNA interference. Preliminary data from these experiments showed in the silenced HK2 cells cultured under osteogenic conditions the presence of aggregates that Won Kossa staining and SEM analysis confirmed to be of Ca2PO4. The presence of calcium phosphate deposits were not observed in control negative as well as in silenced clones cultured in normal conditions, while in control negative cells under osteogenic stimulation few deposits were seen, however in lower number in respect to silenced cells. Although preliminary, our results suggest that GDNF down regulation in HK2 cells may favor Ca2PO4 deposition throught a mechanism not yet identified. Our hypothesis is that apoptosis might be the key.
IL Rene con Midollare a Spugna (MSK) riconosciuto per la prima volta a Padova, da Lenarduzzi nel 1939 grazie all’impiego dell’allora nuova tecnica dell’urografia e successivamente descritto nel 1949 da Cacchi e Ricci, rispettivamente urologo e patologo dell’Università patavina può essere annoverato tra le nefropatie congenite malformative per la presenza di ectasie precaliceali dei dotti collettori e per la sua frequente associazione con altre malformazioni congenite renali ed extrarenali. La funzione renale e la durata della vita nei pazienti MSK è normale; spesso si complica con lo sviluppo di nefrocalcinosi e nefrolitiasi. La patogenesi di MSK non è stata completamente chiarita ma la maggior parte degli autori concorda che si tratta di una patologia congenita con espressione ritardata. Che la causa di MSK potesse essere di natura genetica era suggerito dalla descrizione di alcuni casi familiari, dall’appartenenza di MSK al gruppo delle patologie malformative e dalla sua associazione con altre malattie ereditarie. La scoperta del gene/i responsabili della patologia è stato negli ultimi anni obiettivo del nostro gruppo di lavoro ed in particolare del mio lavoro di dottorato. L’ipotesi che ha dato inizio allo studio è che MSK sia la conseguenza di un disturbo durante lo sviluppo renale dell’interfaccia “gemma ureterale- mesenchima metanefrico” a causa di mutazioni/polimorfismi di RET, GDNF, o di altri geni coinvolti nell’embriogenesi renale, o in particolare a causa dell’interazione GDNF/RET. I risultati del sequenziamento diretto e test RFLP di GDNF su una casistica veneta di 112 pazienti, ben selezionata sulla base di stretti criteri urografici hanno permesso di identificare 1 variante rara della regione del promotore di GDNF (-27+18G>A) significativamente associata a MSK (p=0.02). Inoltre, la possibilità di estendere lo screening di GDNF su alcuni familiari di pazienti MSK ci ha permesso di scoprire che le varianti erano ereditate e che nelle famiglie erano associate al fenotipo MSK. Nella seconda parte del lavoro di dottorato è stata posta l’attenzione sui casi familiari di MSK. In collaborazione con la Clinica Nefrologica di Verona sono stati indagati 50 gruppi famigliari scelti random dalla coorte di 112 pazienti con MSK . Dall’’analisi mediante ecografia e/o Uro-TC estesa ai consanguinei della stessa generazione, e di 1, se possibile, 2 generazioni precedenti e/o successive è emerso che in 27 famiglie MSK segregava come carattere autosomico dominante, con espressività variabile e ridotta penetranza. Sui probandi di queste famiglie è stato fatto lo screening per il gene GDNF. Inoltre, in collaborazione con il laboratorio di Nefrologia Pediatrica dell’Università di Padova è stato fatto, lo screening di Six1, Spry1 e Pax2 che sono geni coinvolti nel processo di nefrogenesi renale e con un importante ruolo nei meccanismi di regolazione di GDNF, per un totale di 19 casi famigliari. Lo screening di GDNF mediante sequenziamento diretto delle regioni esoniche e delle giunzioni introne-esone non ha evidenziato nessuna variante rare né altre sostituzioni nucleotidiche. Allo stesso modo nessuna mutazione causativa è stata evidenziata per Six1, Spry1 e Pax2. Per Spry1 e Pax2 solo polimorfismi noti ma senza alcuna significatività statistica nelle frequenze alleliche confrontata con quella di popolazioni di controllo riportate in letteratura. Un altro obiettivo del mio lavoro di dottorato è stato quello di aver cercato di capire come varianti rare di GDNF possano essere associate al fenotipo MSK, in un sottogruppo di pazienti con nefrolitiasi, nefrocalcinosi ed MSK bilaterale. L’asportazione di un carcinoma renale in una paziente con MSK e mutazione di GDNF (-27+18G/C) ha dato l’opportunità di studiare per la mutazione di GDNF il suo significato funzionale e di verificare che cellule papillari renale prelevate da polo indenne al carcinoma renale e con bassi profili di espressione per GDNF, differenziavano spontaneamente verso un lineaggio osteogenico con la sintesi di proteine tipiche della matrice osteoide. Per cercare di approfondire se la down regolazione di GDNF, molto probabilmente dovuta alla mutazione che cade nella regione del promotore, possa avere avuto un coinvolgimento nel fenomeno di calcificazione osservato si è cercato di ottenere su cellule epiteliali renali (HK2), attraverso la tecnica di RNA interference, un silenziamento stabile di GDNF. I dati preliminari di questi ultimi esperimenti hanno mostrato che nelle cellule HK2 silenziate per GDNF vi era la presenza di depositi di Ca2PO4, confermati sia dalla colorazione von Kossa sia dall’analisi SEM. la presenza dei depositi di calcio fosfato non sono state osservate né nel controllo negativo né nei cloni silenziati in normali condizioni di coltura, mentre nel controllo negativo in condizione osteogenica i depositi erano presenti, seppur in minore quantità rispetto al clone silenziato. Sebbene preliminari, i nostri suggeriscono che la down regolazione di GDNF potrebbe favorire la deposizione di Ca2PO4 attraverso un meccanismo non ancora identificato. La nostra ipotesi è che l’apoptosi potrebbe essere la chiave.

The attention of the scientific community about human intrauterine life is constantly growing. A very relevant aspect is the development of the kidney. Nephron number at birth has a relevant clinical importance with implications for long-term renal health. In recent years, the podocyte depletion hypothesis has emerged as an important concept in kidney pathology. Moreover, a variety of renal and urological abnormalities have been reported in subjects with chromosomal aberrations, such as Down syndrome and Beta Thalassemia. This study was aimed at verifying how human kidney structures, in particular glomerular shape and podocyte number, change during intrauterine life. Moreover, we evaluated if glomerular and tubular changes observed previously in adult subjects with Down syndrome and Beta Thalassemia might be related to changes in renal development in the early phases of embryogenesis. With these aims, fetal kidney sections were stained with H&E and digitally scanned; dimensional and quantitative analyses were performed using an algorithm developed in Matlab (Mathworks©). We first examined sixty-two normal subjects with gestational age ranging from 20 up to 41 weeks; subjects were subdivided into: fetuses (gestational age ≤ 24 weeks, n=5), preterms (gestational age ≥25 and ≤ 36 weeks, n=39), and at term (gestational age ≥ 37 weeks, n=18) infants. we found an average podocyte number of 1908 ± 645, 1394 ± 498 and 1126 ± 256 was respectively observed in fetuses, preterms and at term infants. A significant main effect (P=0.0051) of gestational age on podocyte number was observed with a significantly lower number in at term infants than in fetuses (P<0.001). An intra-group variability was also observed. To evaluate renal differences between Down syndrome fetuses and normal fetuses twenty-five subjects were examined. Subjects were subdivided into two groups: fetuses with Down syndrome (DS-fetuses, n=11) with a gestational age ranging from 13 up to 21 weeks, and healthy fetuses (N-fetuses, n=14) with a gestational age ranging from 9 up to 22 weeks. DS-fetuses showed slightly larger glomeruli as compared to N-fetuses. Moreover, glomeruli in DS-fetuses group were characterized by an enlarged Bowman’s space as compared to glomeruli in N-fetuses (p=0.0028 ). Differences in the nephrogenic zone width were also observed; DS-fetuses showed a greater width of this zone as compared with N-fetuses. Finally, with the end of evaluate differences in Beta Thalassemia, four beta-thalassemic fetuses and four normal fetuses at 13-15 weeks of gestational age were examined. The presence of enlarged glomeruli in the deep cortex, with the enlargement of the urinary space, has been observed in beta-thalassemic fetuses. Moreover, the presence of podocytes in urinary space, and of clusters of mesangial cells at the periphery of the glomerulus, was observed. An average podocyte number of 2494 ± 317 and 1546 ± 372 was observed in normal fetuses and beta-thalassemic fetuses (P=0.0082) respectively. In conclusion, a decreasing trend in podocyte number during gestation in normal condition was observed; this decreasing trend of podocyte number suggests that podocytes might undergo a programmed cell death (apoptosis) or alternatively transdifferentiation during the glomerular growth; the high cell number in the first step of kidney development being correlated to the presence of both podocytes and podocyte precursors. In fetuses with Down Syndrome relevant morphological differences, such as glomerular abnormalities and expanded nephrogenic zone, have been found. Moreover, in fetuses with Beta Thalassemia relevant differences in architecture, in particular a deficiency in podocyte number, have been observed. These harmful changes in the glomerular structure may result in a nephron deficit, which may be associated with development of renal diseases and hypertension later in life. We hypothesize that the observed morphological anomalies could have significant implications for both the short- and long-term renal health of subjects with Down Syndrome and with Beta Thalassemia.

I disturbi del neurosviluppo (NDD) sono un gruppo eterogeneo di disordini che coinvolgono il sistema nervoso, tra cui i disordini dello spettro autistico (ASD), che colpiscono circa l'1-3% dei bambini. Sono state rilevate differenti varianti causative a carico di molti geni, a evidenziare una eterogeneità genetica, ma per molti pazienti l’origine genetica rimane ancora sconosciuta. Emergono sempre più evidenze a sostegno di un’origine più complessa, caratterizzata da meccanismi oligogenici che vedono coinvolti due o più geni, con diverso impatto (major gene o modifier). La presenza in uno stesso individuo di varianti deleterie in geni differenti potrebbe avere determinato con effetto additivo il quadro clinico diversificato osservato nei singoli pazienti. La Sindrome di Poland (PS. OMIM 173800), rara patologia congenita (prevalenza 1-9/100.000), è caratterizzata da agenesia/ipoplasia del muscolo pettorale, generalmente unilaterale, talvolta associata ad anomalie toraciche e/o dell’arto superiore. Di solito presente in forma sporadica, un 4% di casi può mostrare famigliarità con eterogeneità fenotipica anche all’interno della stessa famiglia. Per la maggior parte dei casi è stata ipotizzata un’origine poligenica/multifattoriale anche se sono stati riportati casi con ereditarietà autosomica dominante e autosomica recessiva. Al momento non sono noti geni associati a PS. i) È stata eseguita un’analisi retrospettiva dei risultati di Array-CGH su 526 casi NDD. È stata valutata la patogenicità dei CNV identificati attraverso lo studio della letteratura e la ricerca in database che riportano geni associati a NDD, in particolare a disabilità intellettiva (ID) e ASD. (ii) È stata effettuata l’analisi dell’intero esoma (WES) di 53 famiglie con ASD ed identificato alcuni geni/varianti candidati. Per indagare il meccanismo oligogenico sono stati utilizzati vari approcci. I dati WES sono stati analizzati utilizzando una nuova piattaforma open source di analisi: ORVAL. È stata eseguita analisi di Gene Enrichment in pathways e processi biologici associati a NDD per i geni candidati ottenuti sia dall’analisi CNV che da WES utilizzando gli strumenti bionformatici GeneCodis4 e Cytoscape. (iii) Sono stati analizzati mediante WES 30 pazienti con PS che avevano caratteristiche fenotipiche simili a un caso indice in cui erano stati identificati 2 geni candidati per lo sviluppo della patologia. Sono stati effettuati studi funzionali delle varianti identificate per verificarne l’effetto su localizzazione cellulare e livelli di espressione delle proteine codificate dai geni mutati. Per questo obbiettivo, sono stati effettuati mutagenesi in vitro ed analisi di localizzazione cellulare (western blot di lisati cellulari frazionati, ImageStream e Opera Phenix), e test della luciferasi. Sono state trovate CNVs patogenetiche in circa il 42% dei casi NDD, mentre il 58% delle CNVs identificate rimangono di significato incerto. Lo studio dei dati array ha portato all’identificazione di nuovi geni e nuovi meccanismi (“double-hit” mechanisms) che potrebbero essere alla base di NDD. Meccanismi oligogenici sono stati anche riscontrati in alcuni casi della coorte di pazienti ASD analizzati con WES. Dallo studio effettuato è inoltre emerso il coinvolgimento di geni diversi in pathway e processi biologici comuni a più pazienti con NDD. Nei pazienti con PS sono state riscontrate varianti deleterie in due geni implicati nella formazione di muscolo pettorale e cartilagine e in meccanismi di polarità cellulare e divisioni cellulari asimmetriche che potrebbero contribuire sinergicamente al fenotipo PS facendo ipotizzare un meccanismo digenico.
Neurodevelopmental disorders (NDDs) are a group of heterogeneous disease affecting the nervous system, including autism spectrum disorders (ASD), and present in about 1-3% of children. ASD is characterized by communicative impairments, difficulties in social interaction, behavior abnormalities and complex pathogenetic mechanisms. Increasing findings support an oligogenic model of inheritance with a combination of inherited and/or de novo variants, involved in different pathways and biological processes. The presence in the same individual of multiple deleterious variants in different genes could contribute, according to an additive model, to heterogeneity of clinical features observed in NDD patients. The genetic etiology of NDDs has not yet been fully clarified. Poland Syndrome (PS, OMIM 173800) is a rare congenital condition (incidence of 1-9/100.000) with variable phenotype characterized by pectoral muscle agenesis/hypoplasia that may include ipsilateral thoracic and upper limb anomalies. Most cases of PS are sporadic, familial recurrence has been observed (4%) with phenotypic heterogeneity. Different inheritance patterns have been reported and polygenic/multifactorial mechanisms have been hypothesized in some cases. The genetic etiology of PS remains unknown. Recent studies proved that the use of Whole Exome Sequencing (WES) together with the copy number variations (CNVs) analysis can help to the identification of the molecular bases of heterogeneous genetic disorders. In this study we aimed at investigating the genetic mechanisms underlying NDDs and PS. i) A retrospective Array-CGH analysis was performed on 526 NDD cases. The pathogenicity of CNVs was investigated through mining of literature and searching through databases reporting genes associated with NDD, particularly intellectual disability (ID) and ASD. (ii) Fifty-three ASD families were investigated by Whole exome sequencing, and potentially deleterious variants prioritized by custom filtering strategies including the use of Oligogenic Resource for Variant Analysis Platform (ORVAL) and enrichment analysis of candidate genes with GeneCodis4. (iii) A cohort of 30 PS patients were analysed by WES, and potentially deleterious variants prioritized by custom filtering strategies including oligogenic variant analysis. Functional analyses of identified variants included in vitro mutagenesis followed by cell imaging and gene reporter assays. Pathogenetic CNVs have been found in 42% of NDD cases, while 58% of the identified CNVs remain of uncertain significance. The study of arrays data led to the identification of new genes and "double-hit" mechanisms that could account for the NDDs. By using an oligogenic approach to the analysis of WES data, we identified inherited variants in different genes that globally could explain the complex phenotype in some cases. The study also revealed the involvement of different genes in pathways and biological processes common to several patients with NDD. In patients with PS, deleterious variants were found in two different genes, one involved in the pectoral muscle and cartilage development, and one involved in mechanisms of cell polarity and asymmetric cell divisions that could contribute synergistically to the PS phenotype, suggesting a digenic mechanism.

Internationally there is no single definition of a rare disease: in European countries and beyond is determined on the basis of different thresholds of prevalence, in accordance with regulatory requirements: in the European Union (EU), a disease is rare if it has a population prevalence of less than or equal to 1/2000 inhabitants (0.05 %). Rare diseases, from a clinical and epidemiological point of view-, are a very heterogeneous group, with about 5000-8000 entities, mostly with genetic origin, often severe, chronically debilitating, progressive and potentially fatal, representing a major public health problem; nevertheless, in the past, have received little scientific interest, are hardly included in international classifications and barely visible at the level of health information, for many of them also epidemiologic data are not yet available. The main reason seems to be the absence of a system of correct coding and traceability in health information systems: the existing classification systems for collecting phenotypic and genotypic data, are widely heterogeneous, lacking a standard terminology, slightly inter-operable, solely dedicated to the classification of the phenotype or supplied with database features of variants and related phenotypes profiles. Some of these databases are already operating, other developing, along with the implementation of NGS technologies, which guaranteed the medical scientific community, compared to traditional techniques, the study of a wide range of genetic diseases, with the collapse of cost and time of data analysis. Worldwide were established centers and research projects in highly specialized techniques of genome sequencing and development of databases of genomic variants, that have made available a large variety and quantity of new information, often difficult to manage and interpret. The commitment of the scientific community is therefore the systematic organization of that huge amount of data, potentially useful to the correct interpretation of the pathogenic significance of genomic variants in relation to the clinical phenotype. Based on emerging data from the literature, the records of patients and pathologies constitute interesting tools for the development of knowledge useful for the clinical and epidemiological aspect and in the field of rare diseases. Many existing registers must address issues of quality, accessibility and standardization of data, optimization of resources, and interoperability, related to fragmentation of coding systems of diseases. The situation on European and international scene seems to favor the establishment of global registers or common platforms for coordination of all existing and future registers, following a uniform approach, coordinated and of the highest quality. The implementation of this model is currently a strategic objective of the European community within the project EPIRARE and of the US community in the project on Global Rare Diseases Registry (GRDR). In the evolutionary path that supports the implementation of the public health service to improve the exercise of the right to healthcare of citizens, the current development of innovative information technologies, which make available comprehensive information, shared and able to guarantee citizens the best continuity of care, is critical. In Italy, the Electronic Health Record (FSE) is the computerized collection of data of the clinical history of an individual, designed as part of the National Health Service (SSN) according to the National Guidelines issued by the Ministry of Health in November 2010. The process is slow, but with the introduction of the SFE is to be hoped that in the near future, we witness a revolutionary change in the relationship between health infrastructure and citizen, so far characterized by communication barriers, rigid and cumbersome bureaucratic procedures and paperwork with improvement of the flow of data and the diagnostic process and healthcare. Also in the international context is documented the usefulness of the so-called "Electronic Health Record" (EHR) or "Personal Health Record" (PHR) to assist this process in healthcare, as well as for measuring and monitoring the quality of care and for translational research, but the construction and development of the FSE are still at a preliminary stage and the challenges of making the application infrastructure are numerous, especially for developing countries. Another major challenge on many fronts to health systems in the field of rare diseases is that represented by the heterogeneous group of patients without diagnosis, individuals with known diseases incorrectly recognized, experiencing delays and diagnostic errors, or individuals with unknown diseases; these patients over-use inadequate diagnostic pathways and their care needs are not satisfied, with high human and social costs. To date the problem of patients without diagnosis was universally recognized worldwide as central, to the planning of health care networks for patients with a rare disease, but its still unresolved: the attempts made in the USA with Undiagnosed Diseases Program (UDP) of National Institute of Health (NIH) clinical Center have shown promising results, but appeared poorly sustainable in clinical practice and still have limited epidemiological value. Nationally some Accredited Centres for excellence in the diagnosis and treatment of specific rare diseases or groups of related rare diseases, have established projects targeted on finding solutions to methodological collection of clinical phenotype-genotype correspondence, supporting the diagnostic process of patients with rare diseases, with special attention to patients without a diagnosis or with a generic presumptive diagnosis: Region-University research Project "Next Generation Sequencing and Gene Therapy to diagnose and Cure rare Diseases in Emilia Romagna (rarer)" and Ministerial Project "A multicenter collaborative research network for the identification and study of rare undiagnosed patients: the impact on the rare disease National Health Service network (UnRareNet)". In the broader context of these research projects present PhD project designed to create a unique collection of analytical data, describing phenotype and genotype features of patients with known or suspected diagnosis, between groups of selected rare diseases, based on a computerized platform, with implementation of the model of the Regional Registry for Rare Diseases, already used in the Veneto Region. A further objective was the creation of a specific product useful for clinical management in the field of rare diseases, especially with respect to efficiency, speed and accuracy of diagnostic assessment, through the transfer of the instrument for collection of clinical phenotype-genotype data in patients with diseases or groups of selected rare diseases in the form of generalized Computerized Medical Record (CCI). The form CCI should have features which cut across rare diseases registry and the hospital medical records, dedicated to a single episode of care, and should structur on the emerging pattern of computerized personal health record, such as in Italy, the "Fascicolo Sanitario Elettronico". The added value is the integration of the relational database research potential with the clinical applications of CCI in the practical management and care of patients with rare diseases. It was also planned the networking of CCI as part of a shared use of clinical, genetic and healthcare data in real contexts of clinical excellence, such as those offered by the RARER and UnRareNet projects. The project is structured in three different phases: 1. identification and sharing, within the common RARER protocol, of a suitable methodology for the construction of 8 different disease registries, with implementation of the clinical database and structuring a form of collection of genotypic data; 2. realization and network sharing of module CCI such as a sustainable product in a clinical setting, containing clinical information in a relational database; 3. implementation of the acquisition data system and module CCI, with the expansion of the patient population in the context of the project UnRareNet, data analysis, identifying the correlation between genotype and phenotype pictures, and design of an expert system able to manage complex procedures for data processing. The research project proposed the implementation of a relational database with the collection through CCI of clinical data in patients with rare diseases with known or suspected diagnosis, in the context of some rare diseases of specific interest. The clinical entities and major and minor entities, describing phenotype and genotype features are classified in the database according to a classificatory nodular and multihierarchical like a tree method, which integrates uni and multidimensional internationally recognized classification systems and, at the same timem respects the anatomical structure and function of the human organism. The database includes 72,360 records, distributed between the main and secondary entities (signs, symptoms, comorbidity, impairments, diagnostic, attributes) and relationships between entities, 117 different clinical entities, 63 different genes and 1,186 total patients. The results obtained during the development and implementation of the system of collection of clinical information, with the implementation of the module CCI in the context of the project RARER, have proved the usability of the product in a preliminary context; the expansion of the clinical application in the context of the project UnRareNet, has produced promising results and the system showed a good performance in terms of similar and dissimilar phenotypes, managing fully clinical information regarding total number of different rare diseases and proving thus be generalized flexible and interoperable. The data are still limited at the time, but having analytical characteristics pre-coded, are immediately usable for future complex processing. The collection of genetic information and integration with clinical information appeared feasible with promising results, although the project UnRareNet this is still absolutely at a preliminary stage; patients without diagnosis is about 10% of the total, but more than half of them do not yet have genetic investigation, which proved to be useful to confirm the diagnosis in 53% of cases with known disease. On the total sample of patients, the use of NGS technologies seems to be limited at this stage, but the results highlight the potential of the modern techniques of genome sequencing in the implementation of the diagnostic process; expanding the population of patients enrolled and the targeted application of these new technologies could allow wider knowledge on the phenotypic and genotypic profile of the considered diseases. Having a broader patient population, the creation of the expert system, of which the foundations were laid in the context of this project, will be possible through the collection of theoretical frequencies of clinical and diagnostic findings of some groups of rare diseases related (metabolic, mitochondrial), arising from the international literature and to be included in the system for processing of clinical scenarios. The expert system will allow the validation of diagnoses simulated by collecting new cases with known diagnosis, and the formulation of new diagnoses of known diseases or identification of new clinical entities, even with use of neural networks or Kohonen networks and Fuzzy methods. The methodology for collecting phenotypic and genotypic information in patients with rare diseases, proposed in this PhD project, proved sufficient to satisfy the requirements of applicability and suggested a number of future applications, which aim the expansion of knowledge on genomic variability of rare diseases and to reduce the number of patients without a diagnosis.
A livello internazionale non esiste una definizione univoca di malattia rara: paesi europei ed extraeuropei la stabiliscono in base a differenti soglie di prevalenza in accordo alle legislazioni vigenti: nell'Unione Europea (UE), una patologia è rara se presenta una prevalenza di popolazione uguale o inferiore a 1/2000 abitanti (0,05%). Le malattie rare sono, sotto il profilo clinico-epidemiologico, un gruppo molto eterogeneo, con circa 5000-8000 entità per lo più ad origine genetica, spesso gravi, cronicamente invalidanti, progressive e potenzialmente fatali, che rappresentano un grave problema di salute pubblica; nonostante ciò, sono state in passato di scarso interesse scientifico, sono poco incluse nelle classificazioni internazionali e poco visibili a livello d'informazione sanitaria, per molte di esse inoltre non sono ancora disponibili dati epidemiologici. La ragione principale sembra essere l'assenza di un sistema di corretta codifica e rintracciabilità nei sistemi informativi sanitari: gli attuali sistemi classificativi e di raccolta dell'informazione fenotipica e genotipica sono ampiamente eterogenei, privi di terminologia standard, scarsamente inter-operabili, unicamente dedicati alla classificazione del fenotipo, o con caratteristiche di database genomici con profili fenotipi variante-correlati. Alcuni di questi database, sono già operativi, altri in via di sviluppo, di pari passo con l'implementazione delle tecnologie NGS, che hanno garantito alla comunità medico scientifica, rispetto alle tecniche tradizionali, lo studio di una vastissima gamma di malattie genetiche, con crollo dei costi e dei tempi d'analisi dei dati. A livello mondiale sono nati centri e progetti di ricerca altamente specializzati in tecniche di sequenziamento genomico e nello sviluppo di database di varianti genomiche, che hanno reso disponibile una grande varietà e quantità di nuove informazioni, spesso di difficile gestione ed interpretazione. L'imperativo della comunità scientifica è pertanto l'organizzazione sistematica di questa enorme quantità di dati, potenzialmente utili alla corretta interpretazione del significato patogeno delle varianti genomiche in relazione al fenotipo clinico. In base a dati emergenti dalla letteratura, i registri di pazienti e di patologia costituiscono strumenti interessanti per lo sviluppo di conoscenze utili sotto il profilo epidemiologico-clinico in ambito di malattie rare. Molti registri esistenti devono affrontare problematiche di qualità, standardizzazione e accessibilità dei dati, di ottimizzazione delle risorse e di interoperabilità legate alla frammentazione dei sistemi di codifica delle malattie. La situazione a livello europeo ed extra-europeo sembra favorire la costituzione di registri globali o di piattaforme comuni di coordinamento di tutti i registri esistenti e futuri, seguendo un approccio uniforme, coordinato e di alta qualità. La realizzazione di questo modello è attualmente un obiettivo strategico della comunità europea nell'ambito del progetto EPIRARE e della comunità statunitense nell'ambito del progetto sul Global Rare Diseases Registry (GRDR). Nel percorso evolutivo che sostiene l'implementazione del servizio sanitario pubblico per migliorare l'esercizio del diritto alla salute del cittadino è fondamentale l'attuale sviluppo di tecnologie informatiche innovative che rendano disponibile informazioni complete, condivise ed idonee a garantire al cittadino la migliore continuità assistenziale. In Italia Fascicolo Sanitario Elettronico ('FSE') è la raccolta informatizzata dei dati della storia clinica di un individuo, progettata nell'ambito del Servizio Sanitario Nazionale (SSN) secondo le Linee Guida Nazionali emanate dal Ministero della Salute nel novembre 2010. Il processo è lento, ma con l'introduzione del FSE è auspicabile che nel prossimo futuro, si assista ad un rivoluzionario cambiamento dei rapporti tra infrastruttura sanitaria e cittadino, con miglioramento del flusso di dati e del processo diagnostico-assistenziale. Anche nel contesto internazionale è documentata l'utilità del cosiddetto 'Electronic Health Record' (EHR) o 'Personal Health Record' (PHR) a supporto di tale processo in ambito sanitario, oltre che per la misurazione ed il monitoraggio della qualità delle cure e per la ricerca scientifica traslazionale, ma realizzazione e lo sviluppo del FSE sono ancora in fase preliminare e le sfide da affrontare per rendere applicativa tale infrastruttura sono numerose, soprattutto per i paesi in via di sviluppo. In ambito di malattie rare altra sfida importante su molti fronti per i sistemi sanitari è quella rappresentata dal gruppo eterogeneo dei pazienti senza diagnosi, ovvero gli individui con malattie note non correttamente riconosciute, che subiscono ritardi ed errori diagnostici, o gli individui con patologie sconosciute; questi pazienti sovra- utilizzano percorsi diagnostico-terapeutici inadeguati e presentano bisogni assistenziali non soddisfatti, con elevati costi umani e sociali. Ad oggi il problema dei pazienti senza diagnosi è stato universalmente riconosciuto a livello mondiale come centrale nella programmazione sanitaria della rete di assistenza per malati rari, ma appare ancora irrisolto: i tentativi messi in atto in USA con Undiagnosed Diseases Program (UDP) del National Institute of Health (NIH) Clinical Center hanno dato risultati promettenti, ma sono apparsi ancora scarsamente sostenibili nella pratica clinica e di ancora limitato valore epidemiologico. A livello nazionale alcuni Centri Accreditati per eccellenza nella diagnosi e cura di specifiche malattie rare o gruppi di malattie rare correlate, hanno istituito progetti mirati alla ricerca di soluzioni metodologiche per raccolta dell'informazione clinica nella sua corrispondenza fenotipo-genotipica, a sostegno del processo diagnostico- assistenziale dei malati rari, con particolare riguardo ai pazienti senza diagnosi o con un generico sospetto diagnostico: Progetto di ricerca Regione-Università 'Next Generation Sequencing and Gene Therapy to Diagnose and Cure Rare Diseases in Regione Emilia Romagna (RARER)' e Progetto Ministeriale 'A multicenter collaborative research network for the identification and study of rare undiagnosed patients: the impact on the rare disease National Health Service network (UnRareNet)'. Nel più ampio contesto dei suddetti progetti di ricerca il presente progetto di dottorato si è posto l'obiettivo primario di realizzare uno strumento unico di raccolta di dati analitici descriventi il fenotipo e il genotipo di pazienti con diagnosi nota o sospetta, all'interno di gruppi di malattie rare selezionate, basato su una piattaforma informatizzata, con implementazione del modello del Registro Regionale per le Malattie Rare già in uso in Regione Veneto. Ulteriore obbiettivo è stata la creazione di un prodotto specifico utile alla gestione clinica in ambito di malattie rare, soprattutto rispetto ad efficienza, rapidità e correttezza d'inquadramento diagnostico, attraverso il trasferimento dello strumento descrittivo di raccolta dell'informazione clinica fenotipo-genotipica di pazienti con malattie o gruppi di malattie rare selezionate, nel modulo generalizzato di Cartella Clinica Informatizzata (CCI). Il modulo CCI deve possedere caratteristiche trasversali rispetto ai registri di malattia ed alle cartelle informatizzate ospedaliere, dedicate ad un singolo episodio di cura e strutturarsi sul modello emergente dei record sanitari individuali informatizzati, quali ad esempio in Italia, il Fascicolo Sanitario Elettronico individuale. Il valore aggiunto è l'integrazione delle potenzialità di ricerca, offerte dalla struttura del database relazionale, con le applicazioni cliniche del modulo CCI nella gestione pratica del percorso assistenziale e di cura dei malati rari. Si è programmato inoltre l'inserimento in rete del modulo CCI, nell'ambito di un utilizzo condiviso dell'informazione clinica, genetica ed assistenziale in contesti reali d'assistenza clinica d'eccellenza, quali quelli offerti dai progetti RARER e UnRareNet. Il progetto si è strutturato in 3 diverse fasi: 1. identificazione e condivisione, all'interno del protocollo comune RARER, della metodologia idonea alla creazione di 8 registri di malattie rare, con implementazione delle banca dati clinica e strutturazione di un modulo di raccolta del dato genotipico; 2. realizzazione e condivisione in rete del modulo CCI, come prodotto sostenibile in ambito clinico, contenente l'informazione clinica fenotipica e genotipica descritta all'interno di un database relazionale; 3. implementazione sistema d'acquisizione dati e del modulo CCI con l'ampliamento della popolazione nel contesto del progetto UnRareNet, analisi dei dati, con identificazione della correlazione tra quadri fenotipici e genotipo e progettazione di un sistema esperto in grado di gestire procedure complesse di elaborazione dati. Il progetto di ricerca ha previsto la realizzazione del database relazionale con raccolta di dati clinici di malati rari con diagnosi nota o sospetta nell'ambito di alcune patologie rare di specifico interesse attraverso il modulo CCI. Le entità nosologiche e le entità principali e secondarie del database, descriventi il fenotipo ed il genotipico del paziente sono classificate e quindi organizzate secondo una logica classificatoria nodulare e multigerarchica ad albero, che integra i sistemi classificativi uni e multidimensionali riconosciuti a livello internazionale e contemporaneamente rispetta la suddivisone anatomica e funzionale dell'organismo umano. Il database contiene 72360 record, distribuiti tra entità principali e secondarie (segni, sintomi, comorbidità, menomazioni, indagini diagnostiche, attributi) e relazioni tra entità, 117 differenti entità nosologiche, 63 differenti geni e 1186 pazienti totali. I risultati ottenuti nella fase di creazione ed implementazione del sistema di raccolta dell'informazione clinica, con la messa in atto del modulo CCI nel contesto del progetto RARER, hanno dimostrato l'usabilità del prodotto in un ambito preliminare; l'ampliamento dell'applicazione clinica nel contesto del progetto UnRareNet, ha prodotto risultati promettenti ed il sistema ha mostrato una buona tenuta in condizioni di fenotipi simili e dissimili, gestendo in modo completo informazioni cliniche riguardanti complessivamente numerose differenti malattie rare e dimostrandosi quindi generalizzabile, flessibile ed inter-operabile. I dati contenuti sono al momento ancora limitati, ma possedendo caratteristiche analitiche e precodificate appaiono subito utilizzabili per future elaborazioni complesse. La raccolta dell'informazione genetica e l'integrazione con l'informazione clinica sono apparse anch'esse fattibili, con risultati promettenti, seppur nell'ambito del progetto UnRareNet ancora in fase assolutamente preliminare; i pazienti senza diagnosi sono circa il 10% circa del totale, ma di questi più della metà non dispone ancora d'indagine genetica, che si è rivelata utile alla conferma diagnostica nel 53% dei casi con malattia nota. Sul totale dei pazienti del campione l'utilizzo di tecnologie NGS appare in questa fase limitato, ma i risultati ottenuti sottolineano le potenzialità delle moderne tecniche di sequenziamento genomico nell'implemetazione del processo diagnostico; l'ampliamento della popolazione di pazienti arruolati e l'applicazione mirata di queste tecnologie potrebbe consentire nuova più ampia conoscenza sul profilo fenotipico e genotipico delle malattie considerate. Disponendo di una più ampia popolazione di pazienti sarà possibile l'istruzione del sistema esperto, di cui si sono gettate le basi nel contesto del presente progetto, attraverso la raccolta di frequenze teoriche di segni clinici e reperti diagnostici di alcuni gruppi di malattie rare correlate (metaboliche, mitocondriali), derivanti dalla letteratura internazionale e destinate al sistema per elaborazione di casi clinici simulati. Il sistema esperto potrà consentire la validazione di diagnosi simulate attraverso la raccolta di nuovi casi con diagnosi nota e la formulazione di nuove diagnosi di patologie note o l'identificazione di nuove entità nosologiche, anche con utilizzo di reti neurali o reti di kohonen e metodologie Fuzzy. La metodologia di raccolta dell'informazione fenotipica e genotipica del paziente con malattia rara, proposta nel presente progetto di dottorato si è dimostrata idonea a soddisfare i requisiti d'applicabilità richiesti ed ha suggerito una serie di applicazioni future che mirano all'ampliamento delle conoscenze sulla variabilità genomica della malattie rare ed alla riduzione del numero dei malti senza diagnosi.

Lo scopo di questo studio è stato quello di indagare i meccanismi dello sviluppo della malattia epatica analizzandone i vari steps che culminano nella cirrosi e nell` epatocarcinoma. Avendo a disposizioni alcuni dati preliminari che individuavano la sirtuina 1 come possibile regolatore della fibrogenesi epatica il mio lavoro ha cercato di approfondire tale argomento. Ho modulato l’attività di questo enzima attraverso l’uso di farmaci inibitori selettivi (EX527) e attivatori (Resveratrolo) per valutare il suo ruolo nella regolazione delle cellule stellate epatiche mediante l’uso di linee cellulari primarie di HSC e su modelli murini di danno indotto da “Bile Duct Ligation” (BDL) e da NASH. Allo stesso tempo ho cercato di analizzare più da vicino le fasi finali della progressione della steatosi, studiando l’inquinamento ambientale come possibile fattore in grado di portare ad un peggioramento del quadro clinico della NASH a cirrosi e ad HCC. Attraverso analisi effettuate su un modello murino di NASH su cui abbiamo anche eseguito un impianto ortotopico singenico di cellule di epatocarcinoma, abbiamo valutato la tossicità epatica del particolato atmosferico (PM10) e la sua capacità in vivo di favorire la progressione della steatoepatite e creare un ambiente protumorale. Aim of the study was to evaluate the mechanisms involved in liver disease, by the pre-clinical analysis of different pathogenetic steps. In particular the study analyze the role of the protein sirtuin 1, as a possible modulator of liver fibrosis and the toxic role played by the atmospheric particles PM 10. If about the relationship between sirtuin 1 and liver disease, literature present many evidences, on the role of PM10 as a toxic agent for the liver, this is an original topic for hepatology research.