18F-FDG PET during stereotactic body radiotherapy for stage I lung tumours cannot predict outcome: a pilot study

(18)F-Fluorodeoxyglucose positron emission tomography (FDG PET) has been used to assess metabolic response several months after stereotactic body radiotherapy (SBRT) for early-stage non-small cell lung cancer. However, whether a metabolic response can be observed already during treatment and thus can be used to predict treatment outcome is undetermined. Ten medically inoperable patients with FDG PET-positive lung tumours were included. SBRT consisted of three fractions of 20 Gy delivered at the 80% isodose at days 1, 6 and 11. FDG PET was performed before, on day 6 immediately prior to administration of the second fraction of SBRT and 12 weeks after completion of SBRT. Tumour metabolism was assessed semi-quantitatively using the maximum standardized uptake value (SUV(max)) and SUV(70%). After the first fraction, median SUV(max) increased from 6.7 to 8.1 (p = 0.07) and median SUV(70%) increased from 5.7 to 7.1 (p = 0.05). At 12 weeks, both median SUV(max) and median SUV(70%) decreased by 63% to 3.1 (p = 0.008) and to 2.5 (p = 0.008), respectively. SUV increased during treatment, possibly due to radiation-induced inflammation. Therefore, it is unlikely that (18)F-FDG PET during SBRT will predict treatment success

Axenic culture of Brachionus plicatilis using antibiotics

The rotifer Brachionus plicatilis culture is composed of complex microcosms including bacteria, protozoans, algae, and fungi. Previous studies reported methods to establish axenic rotifer cultures, but further refinement of these techniques is needed, for molecular biological research which requires pure culture to isolate nucleic acids from rotifers only. In order to render rotifer culture axenic, we tested five antibiotics: ampicillin (Amp), chloramphenicol (Cp), kanamycin (Km), nalidixic acid (Na), and streptomycin (Sm) at 30-100 μg/ml. Except for Cp, which reduces rotifer reproduction, all other antibiotics at the tested concentrations did not affect rotifer reproduction or show any toxic effects. A rotifer disinfection method was finally established by treating the resting eggs with 0.25% (w/v) sodium hypochlorite (NaOCl) for 3 min, washing with sterilized sea water, and then exposing the neonates to an Amp, Km, Na, and Sm mixture. Using four nutrient media, we confirmed that this protocol renders the rotifer culture bacterial and fungus free. The axenic rotifer culture generated here is useful not only for genetic analysis of Brachionus plicatilis, but for studying the rotifer life cycle without bacterial influence

Accelerated FoxP2 Evolution in Echolocating Bats

FOXP2 is a transcription factor implicated in the development and neural control of orofacial coordination, particularly with respect to vocalisation. Observations that orthologues show almost no variation across vertebrates yet differ by two amino acids between humans and chimpanzees have led to speculation that recent evolutionary changes might relate to the emergence of language. Echolocating bats face especially challenging sensorimotor demands, using vocal signals for orientation and often for prey capture. To determine whether mutations in the FoxP2 gene could be associated with echolocation, we sequenced FoxP2 from echolocating and non-echolocating bats as well as a range of other mammal species. We found that contrary to previous reports, FoxP2 is not highly conserved across all nonhuman mammals but is extremely diverse in echolocating bats. We detected divergent selection (a change in selective pressure) at FoxP2 between bats with contrasting sonar systems, suggesting the intriguing possibility of a role for FoxP2 in the evolution and development of echolocation. We speculate that observed accelerated evolution of FoxP2 in bats supports a previously proposed function in sensorimotor coordination

Evolution of a Signaling Nexus Constrained by Protein Interfaces and Conformational States

Heterotrimeric G proteins act as the physical nexus between numerous receptors that respond to extracellular signals and proteins that drive the cytoplasmic response. The Gα subunit of the G protein, in particular, is highly constrained due to its many interactions with proteins that control or react to its conformational state. Various organisms contain differing sets of Gα-interacting proteins, clearly indicating that shifts in sequence and associated Gα functionality were acquired over time. These numerous interactions constrained much of Gα evolution; yet Gα has diversified, through poorly understood processes, into several functionally specialized classes, each with a unique set of interacting proteins. Applying a synthetic sequence-based approach to mammalian Gα subunits, we established a set of seventy-five evolutionarily important class-distinctive residues, sites where a single Gα class is differentiated from the three other classes. We tested the hypothesis that shifts at these sites are important for class-specific functionality. Importantly, we mapped known and well-studied class-specific functionalities from all four mammalian classes to sixteen of our class-distinctive sites, validating the hypothesis. Our results show how unique functionality can evolve through the recruitment of residues that were ancestrally functional. We also studied acquisition of functionalities by following these evolutionarily important sites in non-mammalian organisms. Our results suggest that many class-distinctive sites were established early on in eukaryotic diversification and were critical for the establishment of new Gα classes, whereas others arose in punctuated bursts throughout metazoan evolution. These Gα class-distinctive residues are rational targets for future structural and functional studies

A Bioinformatics Filtering Strategy for Identifying Radiation Response Biomarker Candidates

The number of biomarker candidates is often much larger than the number of clinical patient data points available, which motivates the use of a rational candidate variable filtering methodology. The goal of this paper is to apply such a bioinformatics filtering process to isolate a modest number (<10) of key interacting genes and their associated single nucleotide polymorphisms involved in radiation response, and to ultimately serve as a basis for using clinical datasets to identify new biomarkers. In step 1, we surveyed the literature on genetic and protein correlates to radiation response, in vivo or in vitro, across cellular, animal, and human studies. In step 2, we analyzed two publicly available microarray datasets and identified genes in which mRNA expression changed in response to radiation. Combining results from Step 1 and Step 2, we identified 20 genes that were common to all three sources. As a final step, a curated database of protein interactions was used to generate the most statistically reliable protein interaction network among any subset of the 20 genes resulting from Steps 1 and 2, resulting in identification of a small, tightly interacting network with 7 out of 20 input genes. We further ranked the genes in terms of likely importance, based on their location within the network using a graph-based scoring function. The resulting core interacting network provides an attractive set of genes likely to be important to radiation response

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito