Approccio bioinformatico per l'integrazione di dati array CGH e Genome Wide Expression per la diagnosi molecolare e la terapia personalizzata nei Disturbi dello Spettro Autistico

Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by atypical social behavior, by communication disorders, both verbal and non-verbal, by repetitive and stereotyped behaviors and restricted interests. Both national and international guidelines recommend array-CGH as a first level test for people with neurodevelopmental diseases and in particular with autism. In fact, CNVs can influence the phenotype, including gene expression, through various mechanisms that depend on the type (deletions / duplications) and the degree of overlap with the coding portion of the gene and its promoter. To evaluate the functional consequences of a CNV, it may be useful to carry out a gene expression profile in the same subject, in addition to a genomic study. In fact, the study of genome-wide gene expression makes it possible to measure the amount of mRNA transcribed for each gene present in the entire genome in a specific tissue or cell type, most often white blood cells, and thus allows to find hyperlinks of genes. or hypo-expressed. The purpose of the work is to: - define a pipeline that allows to carry out a complete transcriptomic study; - produce a script capable of correlating data from genomic studies of CNV with expression data from Rna-seq; - test the scripts produced on a well-defined group of subjects with idiopathic autism and their respective siblings matched by sex and age, to broaden the knowledge on the impact that NVCs have on gene expression. The CGH array has been confirmed as a first level test ("gold standard") in the genetic diagnosis of Autism Spectrum Disorder. Differential expression analysis, on the other hand, showed the significant influence of drug treatment and puberty. The proposed correlation model represents a way of describing and interpreting the complex interaction between genotype and phenotype. The first results confirm that CNVs certainly have an impact on expression but numerous other factors, both genetic, epigenetic and environmental, influence it.

Il Disturbo dello Spettro Autistico (DSA) è un disturbo del neurosviluppo caratterizzato da un comportamento sociale atipico, da disturbi della comunicazione, sia verbale che non verbale, da comportamenti ripetitivi e stereotipati ed interessi ristretti. Le linee guida sia nazionali che internazionali consigliano l'array-CGH come test di primo livello per persone con patologie del neurosviluppo ed in particolare con autismo. Le CNV infatti possono influenzare il fenotipo, compresa l'espressione genica, attraverso diversi meccanismi che dipendono dalla tipologia (delezioni/duplicazioni) e dal grado di sovrapposizione con la porzione codificante del gene e il suo promotore. Per valutare le conseguenze funzionali di una CNV può essere utile effettuare nello stesso soggetto, oltre ad uno studio genomico, un profilo di espressione genica. Lo studio dell'espressione genica genome-wide infatti consente di misurare in un determinato tessuto o tipo cellulare, più spesso i globuli bianchi, la quantità di mRNA trascritto per ciascun gene presente nell'intero genoma e permette così di trovare gruppi di geni iper- o ipo-espressi. Lo scopo del lavoro è quello di: - definire una pipeline che permetta di effettuare uno studio trascrittomico completo; - produrre uno script in grado di correlare i dati provenienti da studi genomici di CNV con dati di espressione provenienti da Rna-seq; - testare gli script prodotti su un gruppo ben definito di soggetti affetti da autismo idiopatico e rispettivi fratelli/sorelle appaiati per sesso e per età, per ampliare le conoscenze sull'impatto che le CNV hanno sull'espressione genica. L'array CGH si è confermato come test di primo livello ("gold standard") nella diagnosi genetica del Disturbo di Spettro Autistico. L'analisi di espressione differenziale ha invece mostrato l'influenza significativa del trattamento farmacologico e della pubertà. Il modello di correlazione proposto rappresenta un modo di descrivere e interpretare la complessa interazione tra genotipo e fenotipo. I primi risultati confermano che le CNV hanno sicuramente un impatto sull'espressione ma numerosi altri fattori, sia genetici, sia epigenetici e di natura ambientale, la influenzano.