Analisi di reti di co-espressione genica coinvolte nell'autismo = Analysis of gene co-expression networks involved in autism

Il disturbo dello spettro autistico incide sul comportamento, l’interazione sociale e la comunicazione da parte del soggetto; è un disturbo ad alta incidenza, che può pregiudicare gravemente il tenore di vita dei soggetti e rappresenta un’incognita nel mondo della medicina. Non è stata, infatti, ancora identificata una causa specifica nello sviluppo di questo disturbo e le diagnosi odierne si basano su valutazioni comportamentali che possono essere estremamente influenzate dalla soggettività sia dell’analista che del soggetto. Esso coinvolge le funzioni articolate del cervello in fase di sviluppo, le quali potrebbero essere influenzate da un enorme pool di fattori. Ancora non è stato trovato un rapporto di casualità tra autismo e mutazioni, sia singole che combinate, sebbene siano diverse le mutazioni associate all’autismo, le quali non riescono a garantire ripetibilità e specificità. Il lavoro di tesi si prefigge, dunque, lo scopo di studiare reti di co-espressione e anti-correlazione genica e studiare l’impatto della variazione dell’espressione di un determinato pool genico potenzialmente coinvolto nella diagnosi di autismo. Il lavoro di tesi è articolato come segue: -Introduzione al problema, focalizzato sull’autismo e sullo stato dell’arte della diagnosi e delle tecniche di neuroimaging e genetica, e al mondo della bioinformatica, della systems biology e della teoria dei grafi, rappresentanti i metodi di analisi del problema. -Implementazione di algoritmi per la semplificazione e per la visualizzazione più comprensibile di grafi da parte di una classe di utenti con una specializzazione in biologia, o sprovvisti di conoscenze profonde in ambito informatico. -Implementazione di simulatori che permettono la propagazione dell’espressione di geni. Più specificatamente, si è forzata l’attivazione e l’inibizione di un nodo cardine e si è propagato il suo effetto verso le altre entità della rete. Sono stati progettati due simulatori: +Il primo simulatore rappresenta un prototipo e prevede una propagazione semplice dell’espressione del nodo sorgente fino ad un nodo identificato come target, seguita da un confronto degli stati di tutte le entità con un documento considerato Golden Standard, contenente tutte le espressioni dei nodi, permettendo dunque di discriminare le varie relazioni come corrette o sbagliate. Il presente simulatore è stato considerato prototipo, non essendo stato possibile ottenere il Golden Standard, con il quale confrontare i risultati ottenuti dal forzamento delle espressioni. +Il secondo simulatore invece risulta essere più realistico, non necessitando di dati aggiuntivi che confermano o meno l’espressione di ogni singola entità. Esso forza l’espressione di un determinato pool di nodi e va ad analizzare, singolarmente, i percorsi rappresentanti cause ed effetti dovuti al forzamento di tale espressione, riuscendo poi a restituire un grado di coerenza di ogni arco, rapportato al percorso di estrazione, rappresentato da percentuali di correttezza, incertezza e dubbiosità, nonché uno stato predetto, ottenuto analizzando le percentuali e confrontandole con delle soglie. Questo simulatore sarà dunque identificato come definitivo. -Applicazione del simulatore ad un pool di geni coinvolti nell’autismo, interpretazione ed analisi dei risultati finali ottenuti dalle simulazioni.