Developing and applying efficient DD-vMCG method for nonadiabatic simulations

Gaussian wavepacket methods have been widely employed for the investigation of nonadiabatic molecular dynamics. The Direct Dynamics variational Multi-Configurational Gaussian (DD-vMCG) method provides a fully quantum mechanical solution to the time-dependent Schrödinger equation for the time evolution of nuclei with potential surfaces calculated on-the-fly using a quantum chemistry program. The first strand of this research study was to develop new, more efficient algorithms and improve the existing code for DD-vMCG aiming to increase both the accuracy and efficiency of this method. Thus, a new, efficient parallel algorithm to control the DD-vMCG database of quantum chemistry points is presented along with improvements to the interpolation scheme. Benchmark calculations on butatriene, allene and formamide showed that the new scheme is a very accurate, efficient and general method to employ for full-dimensional dynamics calculations. The aforementioned algorithm was then used to describe the photodissociation dynamics of phenol including all degrees of freedom, as the second strand of this research work was to explore more complex chemical systems. Full-dimensional quantum dynamics calculations including for the first time six electronic states, along with a detailed comparison with existing 3-state and 4-state models are presented. Including the fifth singlet excited state has been shown to be vital in unravelling the photodissociation of phenol. State population and flux analysis provided new insights into the decay mechanism of phenol confirming the idea of rapid relaxation to the ground state through the ¹ππ/1¹πσ* conical intersection. Finally, an effort to further improve the accuracy of DD-vMCG was made by employing a state-of-the-art approach where a Gaussian process regression scheme is introduced and machined-learned potential energy surfaces are obtained. All the findings suggest that this method could be promising to calculate potential energy surface matrix elements. However, further development is essential to take advantage of its benefits and to deal with the computational cost

Αντιλαμβανόμενο Στρες, Άγχος και Ψυχική Ανθεκτικότητα Γονέων Παιδιών Σχολικής Ηλικίας κατά τη διάρκεια της Πανδημίας COVID-19

Η πανδημία της νόσου του κορωνοϊού 2019 (COVID-19), εκτός από το ότι αποτέλεσε απειλή για τη σωματική υγεία των ανθρώπων, επηρέασε σημαντικά και την ψυχική τους υγεία. Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση του στρες και του άγχους των γονέων παιδιών σχολικής ηλικίας κατά τη διάρκεια της πανδημίας, καθώς και ο προστατευτικός ρόλος της ανθεκτικότητας στις ψυχολογικές αυτές επιπτώσεις. Στην έρευνα συμμετείχαν 794 γονείς (665 μητέρες και 129 πατέρες) που ζουν σε αστικά κέντρα και στην περιφέρεια της Ελλάδας και στους οποίους χορηγήθηκαν ηλεκτρονικά η Κλίμακα Γενικευμένης Αγχώδους Διαταραχής (GAD-7) (Spitzer et al., 2006), η Κλίμακα Αντιλαμβανόμενου Στρες (PSS) (Cohen et al., 1994) και η Σύντομη Κλίμακα Ψυχικής Ανθεκτικότητας (BRS) (Smith et al., 2008). Τα αποτελέσματα έδειξαν μέτρια επίπεδα άγχους και στρες και μέτρια προς υψηλά επίπεδα ψυχικής ανθεκτικότητας στους γονείς. Ακόμη, βρέθηκε υψηλή θετική συσχέτιση μεταξύ άγχους και αντιλαμβανόμενου στρες και μέτρια αρνητική συσχέτιση της ψυχικής ανθεκτικότητας με το άγχος και το στρες. Επιπλέον, οι άνδρες ανέφεραν χαμηλότερα επίπεδα στρες και υψηλότερα επίπεδα ψυχικής ανθεκτικότητας από τις γυναίκες. Επίσης, οι γονείς στους οποίους μειώθηκε το εισόδημα την περίοδο της πανδημίας, οι νεότεροι γονείς, οι γονείς με μικρότερα παιδιά κι εκείνοι που είχαν συγγενή που ανήκει σε ευπαθή ομάδα ανέφεραν υψηλότερα επίπεδα άγχους και στρες. Ακόμη, προέκυψε ότι το φύλο και το στρες αποτελούν προβλεπτικούς παράγοντες της ψυχικής ανθεκτικότητας των γονέων, με το αντιλαμβανόμενο στρες να ασκεί τη μεγαλύτερη επίδραση. Τέλος, κατά το κλείσιμο των σχολείων, η πλειοψηφία των γονέων ανέφερε αρνητικά συναισθήματα, ενώ με το άνοιγμα των σχολείων θετικά. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν την ανάγκη υποστήριξης των γονέων και των οικογενειών εν γένει, προκειμένου να προληφθεί η ανάπτυξη ψυχικών διαταραχών και ο αντίκτυπος των ψυχολογικών επιπτώσεων στην ψυχική υγεία των παιδιών, ιδιαίτερα σε περιόδους κρίσης.The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, in addition to being a threat to human physical health, also significantly affected individuals’ mental health. The aim of this study was to investigate the perceived stress and anxiety of parents of school-age children during the pandemic, as well as the protective role of resilience to these psychological effects. The study involved 794 parents (665 mothers and 129 fathers) living in urban centers and regional areas in Greece. The participants electronically completed the Generalized Anxiety Disorder Scale (GAD-7) (Spitzer et al., 2006), the Perceived Stress Scale (PSS) (Cohen et al., 1994) and the Brief Resilience Scale (BRS) (Smith et al., 2008). The results showed moderate levels of anxiety and stress and moderate to high levels of psychological resilience in parents. Moreover, a high positive correlation was found between anxiety and stress and a moderately negative correlation between psychological resilience and anxiety and stress. In addition, men reported lower stress levels and higher levels of psychological resilience than women. Also, parents whose income declined during pandemic, younger parents, parents with younger children and those with relatives belonging to to a vulnerable group reported higher levels of anxiety and stress. Gender and perceived stress were found as predictors of parental psychological resilience, with perceived stress having the greatest effect. Finally, during school closure, the majority of parents reported negative emotions, while with school opening they reported positive emotions. The results highlight the need to support parents and families generally in order to prevent the development of mental disorders and the negative impact of psychological effects on children's mental health, especially in times of crisis

Non-isothermal crystallization kinetics and stability of leucite and kalsilite from K2O-Al2O3-SiO2 glasses

The crystallization mechanisms and elemental stability of leucite and kalsilite formed from K2O-Al2O3-SiO2 glasses were investigated by X-ray powder diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Raman spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC). Glass samples with compositions along the leucite-kalsilite tie-line were produced by melt processing; and were then heat treated at 850ºC, 950ºC and 1250ºC for times ranging from 5 minutes to 1000 hours. Kalsilite is an unstable phase that behaves as an intermediate precursor to leucite. Crystalline materials in which kalsilite is the major phase lose potassium upon prolonged heat treatment (1000 hours at 1250ºC), in contrast to those with leucite, in which little or no compositional alteration is detected. The formation of leucite from stoichiometric kalsilite is accompanied by the formation of potassium doped alumina. The activation energies for leucite and kalsilite crystallization, determined via application of the Kissinger equation to thermal analysis data, were 579 kJ/mol and 548 kJ/mol respectively. Finally, production of pure leucite can be achieved with more favourable crystallization kinetics when starting with off-stoichiometric compositions

Effects of ZrO2 on thermal stability and crystallization of K2O-Al2O3-SiO2 glasses

The thermal stability and crystallization behaviour of two refractory glass-forming compositions in the K2O-Al2O3-SiO2 ternary system were studied without ZrO2 additions (samples KAS1 and KAS2, with compositions on the tie‐lines from KAlSiO4 to Al2O3 and from KAlSi2O6 to Al2O3, respectively) and with ZrO2 additions (samples KAS1-Z and KAS2-Z). X-ray diffraction (XRD) was used to determine the crystalline phases formed during the heat treatment of the glasses. All as-prepared glasses were amorphous, except KAS2, with a weak SiO2 phase attributed to imperfect melting of starting materials, which disappeared upon heat treatment. Full crystallization of kalsilite (KAlSiO4) was observed in sample KAS1 after only 5 minutes’ heat treatment at 1250oC; for sample KAS2, a minor phase transformation from γ-Al2O3 to α-Al2O3 was observed after 10 minutes’ heat treatment at 1250oC; the relict SiO2 phase disappeared and the major phase leucite (KAlSi2O6) began to form after 30 minutes in sample KAS2. Upon addition of ZrO2 (sample KAS2-Z) the transformation from γ-Al2O3 to α-Al2O3 was delayed and observed after 30 minutes’ heat treatment at 1250oC. Meanwhile, the promotion of kalsilite and leucite crystallization was observed in samples KAS1-Z and KAS2-Z, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC) was used to determine characteristic temperatures and crystallization activation energies (Ea) for each glass. However, there was no clear correlation between crystallization tendency (glass-forming ability) and Ea for these glasses, which exhibit high crystallization tendency. Multiple glass stability parameters (Hrubý KH, Weinberg KW, Lu & Liu KLL) were calculated based on characteristic temperatures and a further criterion (Hu k) was calculated, based on Ea. Promotion of the major phase (kalsilite and leucite) crystallization by the addition of ZrO2 was confirmed through these criteria

A Prenatally Ascertained De Novo

Terminal deletions in the long arm of chromosome 1 result in a postnatally recognizable disorder described as 1q43q44 deletion syndrome. The size of the deletions and the resulting phenotype varies among patients. However, some features are common among patients as the chromosomal regions included in the deletions. In the present case, ultrasonography at 22 weeks of gestation revealed choroid plexus cysts (CPCs) and a single umbilical artery (SUA) and therefore amniocentesis was performed. Chromosomal analysis revealed a possible terminal deletion in 1q and high resolution array CGH confirmed the terminal 1q43q44 deletion and estimated the size to be approximately 8 Mb. Following termination of pregnancy, performance of fetopsy allowed further clinical characterization. We report here a prenatal case with the smallest pure terminal 1q43q44 deletion, that has been molecularly and phenotypically characterized. In addition, to our knowledge this is the first prenatal case reported with 1q13q44 terminal deletion and Pierre-Robin sequence (PRS). Our findings combined with review data from the literature show the complexity of the genetic basis of the associated syndrome

Biochemical and histopathological markers for the evaluation of the efficacy of modern therapeutical approaches for osteoporosis

The effects of the administration of atorvastatin on the development of ovariectomy-induced osteoporosis were evaluated in this study. The ovariectomized rat was employed as the experimental model. The development of osteoporosis, following ovariectomy was confirmed by a plethora of experimental methods and techniques. Initially (day 0), the experimental population (n=25) was submitted to blood measurements of the bone biochemical markers, NTx and osteocalcin (ELISA protocol), bone density measurements by pQCT and assessment of bone structural integrity with MDF methodology. MDF (Modal Damping Factor) is a new analytical and arithmetic method, based on the measurement of the dynamic characteristics of bone (quality factor and modal damping factor) by applying vibration excitation in the range of acoustic frequencies. Ovariectomy was performed to all test animals, and 60 days later, the same biochemical and radiological measurements were repeated. All the above methodologies confirmed the development of osteoporosis rendering, thus, the experimental animal model successful. Since osteoporosis had been confirmed, the experimental population was randomly divided (two cases to one control) into 3 sub-populations. The first sub-population (n=10) was administered atorvastatin (4mg/kg/day), the second sub-population (n=10) was administered alendronate (4mg/kg/day), whereas the third sub-population (n=5) was not administered any drug (no therapy control). Drug administration was oral by gavage, from day 60 up to day 145. At the end of therapy, the test animals were again tested for levels of bone biochemical markers NTx and osteocalcin, and submitted to pQCT and MDF evaluation. They were, then, euthanized and tibiae were isolated for further histological studies. Specifically, histology studies included the evaluation of bone quality by eosin - hematoxylin staining of paraffin - embedded tibia sections, histomorphometry, immunohistochemistry of methyl-methacrylate - embedded sections and Western Blotting for Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) and apoptotic factor Fas. In general, all methods applied followed the changes in bone integrity and quality, throughout the whole experimental course. Higher sensitivity in detecting these changes was exhibited by the bone biochemical markers and the new MDF method. With regard to the therapeutical agents administered, both atorvastatin and alendronate seemed to have a positive impact on the progression of osteoporosis, decelerating it. Especially, the atorvastatin - treated group presented a greater response to the administration of the drug, compared to the alendronate - treated one. The findings concerning the expression of BMP-2 and Fas, seemed to point to the same direction, since atorvastatin administration increased the levels of BMP-2 and Fas expression, increasing, thus, the bone production and osteoclast apoptosis, respectively. At this point, it would be wise to notice that our results are indicative, not conclusive and could be fortified by application of the methods used on a larger experimental sample size, longer administration of the drugs and tests of different drug dosages.Στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκε η επίδραση της ατορβαστατίνης στην εξέλιξη της οστεοπόρωσης. Ως πειραματικό μοντέλο επιλέχθηκε ο επίμυς, που, κατόπιν, απώλειας των οιστρογόνων λόγω ωοθηκεκτομής, αναπτύσσει οστεοπόρωση. Η επαγωγή της οστεοπόρωσης επιβεβαιώθηκε με πληθώρα μεθόδων. Αρχικά, (ημέρα 0) στο πειραματικό δείγμα (n=25) πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις, στο αίμα, των βιοχημικών δεικτών του μεταβολισμού του οστού, (Αμινοτελικό πεπτίδιο του κολλαγόνου Τύπου Ι - NTx και οστεοκαλσίνη) με τη μέθοδο ELISA, μέτρηση της οστικής πυκνότητας με τη μέθοδο pQCT και αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας - ποιότητας του οστού με τη μέθοδο MDF. Ακολούθησε η αφαίρεση των ωοθηκών άμφω και, μετά από 60 ημέρες, επαναλήφθηκαν οι παραπάνω μετρήσεις. Όλες οι παραπάνω μέθοδοι, επιβεβαίωσαν την επαγωγή της οστεοπόρωσης μετά την ωοθηκεκτομή, και, άρα, την επιτυχία του πειραματικού μοντέλου. Αφού εξασφαλίσθηκε το οστεοπορωτικό μοντέλο, ο πειραματικός πληθυσμός χωρίστηκε τυχαία σε τρεις υπο-πληθυσμούς. Στον ένα υπο-πληθυσμό (n=10) χορηγήθηκε ατορβαστατίνη (4mg/kg/ημέρα), στον δεύτερο υπο-πληθυσμό (n=10) χορηγήθηκε αλενδρονάτη (4mg/kg/ημέρα), ενώ ο τρίτος υπο-πληθυσμός (n=5) χρησιμοποιήθηκε ως αρνητικός μάρτυρας και δεν έλαβε καμία θεραπεία (no-therapy control). Η χορήγηση των φαρμακευτικών αγωγών ήταν δια στόματος μέσω στοματογαστρικού καθετήρα και διήρκεσε από την ημέρα 60 έως την ημέρα 145. Μετά το πέρας χορήγησης των φαρμακευτικών αγωγών, επαναλήφθηκαν οι προαναφερθείσες μετρήσεις, τα πειραματόζωα θυσιάστηκαν και απομονώθηκαν οστά κνήμης για ιστολογική μελέτη, καθώς και μελέτη πρωτεϊνικών μορίων που εμπλέκονται στην κυτταρική βιολογία των κυττάρων του οστίτη ιστού. Συγκεκριμένα, η ιστολογική μελέτη συμπεριελάμβανε εκτίμηση των οστών με χρώση αιματοξυλίνης - ηωσίνης σε τομές παραφίνης, ιστομορφομετρία, ανοσοϊστοχημική χρώση των μορίων Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) και Fas (παράγοντας οστεοκλαστικής απόπτωσης) σε τομές σε πλαστικό, καθώς και ανοσοαποτύπωση κατά Western των αυτών πρωτεϊνών. Γενικά, όλες οι μέθοδοι που εφαρμόστηκαν, έδειξαν να ακολουθούν όλες τις μεταβολές στην δομική - ποιοτική κατάσταση των οστών, καθ’ όλη την πειραματική πορεία. Ιδιαίτερη ευαισθησία στην ανίχνευση των μεταβολών αυτών, φάνηκε να παρουσιάζουν οι βιοχημικοί δείκτες του οστικού μεταβολισμού, αλλά και η νέα μέθοδος μέτρησης του Συντελεστή Εσωτερικής Απόσβεσης (MDF). Όσον αφορά στις φαρμακευτικές αγωγές, και η ατορβαστατίνη και η αλενδρονάτη παρουσίασαν θετική επίδραση στην εξέλιξη της οστεοπόρωσης, επιβραδύνοντάς την. Ειδικότερα, η ομάδα που έλαβε ατορβαστατίνη επέδειξε μια ισχυρότερη απόκριση στη χορήγηση της ουσίας, συγκριτικά με την ομάδα που έλαβε αλενδρονάτη. Προς την ίδια κατεύθυνση, φάνηκε να τείνουν και τα ευρήματα σχετικά με την έκφραση της BMP-2 και του Fas, αφού η ατορβαστατίνη ήταν η ουσία εκείνη που αύξησε την έκφραση και των δύο αυτών μορίων και, συνεπώς, την παραγωγή οστού από τους οστεοβλάστες και την απόπτωση των οστεοκλαστών. Στο σημείο αυτό θα ήταν σκόπιμο να σημειωθεί πως τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής είναι ενδεικτικά και θα μπορούσαν να ισχυροποιηθούν με εφαρμογή των πειραματικών μεθόδων σε μεγαλύτερο πειραματικό δείγμα, μεγαλύτερη διάρκεια χορήγησης των φαρμάκων και δοκιμές διαφορετικών δόσεων αυτών

Είδη διάβρωσης και μέθοδοι προστασίας σε θαλάσσιες κατασκευές (offshore structrures

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη

Differentially methylated region analysis in aneuploidies

Epigenetic DNA modifications are widely investigated in respect of their mechanisms, role and potential applications for the prediction, diagnosis and monitoring of abnormalities. The most studied epigenetic modification is DNA methylation which is used as a marker in cancer genetics and fetal medicine.The investigation of the fetal genetic constitution is one of the most important concerns in prenatal diagnosis. Fetal aneuploidy, with trisomy 21 (Down syndrome) being the most frequent, is detected by fetal karyotype and molecular cytogenetics techniques subsequent to invasive procedures. Such procedures are chorionic villus sampling (CVS) and amniocentesis, while fetal blood sampling is rare. These procedures implicate a relative risk for pregnancy loss and other complications. In order to avoid this risk, maternal serum biochemical screening and ultrasonography is conducted; nevertheless their detection rate is unsatisfactory.The discovery that fetal cells and cell free fetal DNA (cffDNA) circulates in maternal peripheral blood has given a new perspective to the non-invasive prenatal detection of fetal aneuploidy. The past few years, research has focused on the study of cffDNA by Next Generation Sequencing (NGS) based technologies as well as fetal-maternal methylation differences. NGS-based technologies are proven to be of great potential and are currently used for clinical applications. However, they present certain limitations, some of which could be overcome by epigenetic-based methodologies.One of the epigenetic approaches is based on fetal-maternal differentially methylated regions (DMRs) which are used for the enrichment of the fetal cell free DNA fraction in maternal plasma by Methylation Dependent Immuno Precipitation (MeDIP). MeDIP is combined with real time quantitative PCR (qPCR) so that fetal trisomy 21 could be detected. This method is proven to be of high sensitivity and specificity; however there is a great deal of improvement that could be done.In this study, some of the method’s key points were modified and changes were evaluated in order to adapt them in an improved version. Moreover, due to the importance of sampling, storing and shipping procedures, the efficiency of blood sampling in STRECK tubes was tested instead of sampling in standard K+/EDTA tubes. It was shown that maternal blood samples in STRECK tubes do not require immediate processing and the given time frame and shipping conditions do not affect cffDNA in a way that might interfere with producing reliable results.The MeDIP step is very important since it is relatively complicated; it requires precise and accurate handling and is a stage where bias could be introduced. The one-step vs two-step incubation (Ab-DNA and Ab-DNA-magnetic bead) comparison shows that the one step protocol is as efficient, thus reducing time, complexity, labor and bias. Reducing the MeDIP reaction volume generated comparable results, allowing testing with less starting cffDNA quantity, which is already limited. The reduction of the amount of antibody and magnetic beads used per MeDIP reaction produced good results making the new version more cost effective.Following the adoption of the improved modifications there was an efficiency test for the method’s new version. It is shown that the modified protocol can efficiently detect and quantify DMRs for the non-invasive prenatal diagnosis of trisomy 21.This study demonstrated the successful improvement of the previously developed MeDIP-qPCR methodology for non-invasive prenatal diagnosis (NIPD) of Down syndrome. This method is promising, with great potential for expanding towards more aneuploidy or even other chromosomal abnormalities detection. The continuous improvement is important in order to investigate the fetal genetic constitution exploiting epigenetic procedures.Οι επιγενετικές τροποποιήσεις του DNA αποτελούν ευρύ αντικείμενο μελέτης σε ότι αφορά τους μηχανισμούς, το ρόλο τους και τις δυνητικές εφαρμογές τους στην πρόβλεψη, διάγνωση και παρακολούθηση παθολογικών καταστάσεων. Η καλύτερα μελετημένη επιγενετική τροποποίηση είναι η μεθυλίωση του DNA.Η διερεύνηση της γενετικής σύστασης του εμβρύου αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα στην προγεννητική διάγνωση. Η διάγνωση ανευπλοειδιών του εμβρύου, με συχνότερη την τρισωμία 21 (σύνδρομο Down), πραγματοποιείται με τη διεξαγωγή του καρυοτύπου του εμβρύου και μεθοδολογίες της μοριακής κυτταρογενετικής μετά από επεμβατική λήψη ιστών του. Τέτοιες διαδικασίες είναι η λήψη χοριονικών λαχνών και η αμνιοπαρακέντηση, ενώ σπανιότερα γίνεται λήψη εμβρυϊκού αίματος. Οι μέθοδοι αυτές συνδέονται με κίνδυνο επιπλοκών στην κύηση και αποβολής του εμβρύου. Για την αποφυγή επιπλοκών, πραγματοποιούνται βιοχημικοί και υπερηχογραφικοί έλεγχοι οι οποίοι οδηγούν σε εκτίμηση του κινδύνου να πάσχει ένα έμβρυο, ωστόσο, η ανιχνευσιμότητά τους δεν είναι αρκετά ικανοποιητική.Η ανακάλυψη της κυκλοφορίας εμβρυϊκών κυττάρων και ελεύθερου εμβρυϊκού DNA (cffDNA, cell free fetal DNA) στο περιφερικό αίμα της εγκύου άνοιξε νέους ορίζοντες για την μη επεμβατική ανίχνευση ανευπλοειδιών. Τα τελευταία χρόνια, οι περισσότερες έρευνες εστιάζουν στη μελέτη του cffDNA μέσω τεχνολογιών αλληλούχησης του DNA (NGS, Next Generation Sequencing) και μελέτης της διαφορικής μεθυλίωσης του DNA μητέρας και εμβρύου. Οι τεχνολογίες οι οποίες βασίζονται σε NGS είναι δυναμικές και έχουν σήμερα κλινική εφαρμογή. Παρουσιάζουν, παρ’ όλα αυτά, σημαντικούς περιορισμούς ορισμένους από τους οποίους θα μπορούσαν οι «επιγενετικές» προσεγγίσεις να υπερκεράσουν.Μια από τις επιγενετικές προσεγγίσεις βασίζεται στις διαφορές μεθυλίωσης μητρικού και εμβρυϊκού DNA (DMRs, Differentially Methylated Regions) στο περιφερικό αίμα της εγκύου και τον εμπλουτισμό του cffDNA με την ανοσοκατακρήμνιση μεθυλιωμένου DNA (MeDIP, Methylation Dependent Immuno Precipitation). Μετά τον εμπλουτισμό του cffDNA με MeDIP ακολουθεί ποσοτική ανίχνευση των περιοχών DMRs με τελικό αποτέλεσμα την ανίχνευση ή όχι τρισωμίας 21 στο έμβρυο. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε αποδείχθηκε ότι έχει υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα ωστόσο, επιδέχεται βελτιώσεων.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν τροποποιήσεις σε ορισμένα κομβικά σημεία της μεθοδολογίας, οι οποίες αξιολογήθηκαν για την επίδραση τους στην απόδοση των σταδίων αυτών προκειμένου να ενσωματωθούν σε αυτήν. Επιπλέον, λόγω της κρισιμότητας της διαδικασίας της συλλογής, διατήρησης και μεταφοράς των δειγμάτων μέχρι την ανάλυση, εξετάστηκε η καταλληλότητα της συλλογής δειγμάτων περιφερικού αίματος της εγκύου σε ειδικά σωληνάρια STRECK αντί των συνηθέστερα χρησιμοποιούμενων, τα οποία περιέχουν αντιπηκτικό Κ+/EDTA.Η μελέτη έδειξε ότι η επεξεργασία των δειγμάτων περιφερικού αίματος δεν είναι απαραίτητο να γίνει άμεσα και ότι είναι δυνατή η μεταφορά τους χωρίς ο χρόνος που μεσολαβεί και οι δεδομένες συνθήκες μεταφοράς να είναι καθοριστικές παράμετροι για την καταλληλότητα των δειγμάτων και τη διεξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. Το στάδιο της ανοσοκατακρήμνισης μεθυλιωμένου DNA είναι ίσως το κρισιμότερο στάδιο της μεθοδολογίας, καθώς είναι σχετικά πολύπλοκο, απαιτεί ακριβείς και λεπτούς χειρισμούς και κατά το οποίο είναι δυνατή η εισαγωγή σφαλμάτων. Η σύμπτυξη των δυο σταδίων επώασης (αντίσωμα-DNA και συμπλόκου Ab-DNA-μαγνητικών σφαιριδίων) ήταν επιτυχής μειώνοντας το χρόνο από 4 σε 3 ώρες, την πολυπλοκότητα και τον κόπο για τους χειρισμούς καθώς και την συνακόλουθη εισαγωγή σφαλμάτων. Η μείωση του όγκου της αντίδρασης ανοσοκατακρήμνισης του μεθυλιωμένου DNA οδήγησε σε αποτελέσματα τα οποία είναι το ίδιο καλά σε σχέση με το αρχικό πρωτόκολλο, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο την οικονομικότερη διαχείριση της ήδη περιορισμένης ποσότητας του cffDNA, εξασφαλίζοντας τη μεγαλύτερη διαθεσιμότητά του για περεταίρω διερευνήσεις. Η μείωση της ποσότητας του αντισώματος και των μαγνητικών σφαιριδίων ανά αντίδραση ανοσοκατακρήμνισης οδήγησε και αυτή σε αποτελέσματα συγκρίσιμα με αυτά της αρχικής μεθοδολογίας μειώνοντας το κόστος της. Στη συνέχεια διεξήχθη μελέτη της αποτελεσματικότητας και της ευαισθησίας της ανίχνευσης DMRs. Δείχθηκε ότι η τροποποιημένη μεθοδολογία επιτρέπει την αποτελεσματική ανίχνευση των DMRs.Η παρούσα μελέτη έδειξε την επιτυχή βελτιστοποίηση της υπάρχουσας προσέγγισης (MeDIP-qPCR) για την μη επεμβατική ανίχνευση της τρισωμίας 21 από το περιφερικό αίμα της εγκύου. Η μέθοδος είναι υποσχόμενη, με δυνατότητα επέκτασης σε περισσότερες ανευπλοειδίες ή και άλλες χρωμοσωματικές ανωμαλίες. Είναι σημαντική η διερεύνηση παραμέτρων για την περαιτέρω βελτιστοποίηση της προκειμένου να είναι εφικτή η μελέτη της γενετικής σύστασης του εμβρύου με επιγενετικές προσεγγίσεις