Tumour mutations in long noncoding RNAs enhance cell fitness

Long noncoding RNAs (lncRNAs) are linked to cancer via pathogenic changes in their expression levels. Yet, it remains unclear whether lncRNAs can also impact tumour cell fitness via function-altering somatic “driver” mutations. To search for such driver-lncRNAs, we here perform a genome-wide analysis of fitness-altering single nucleotide variants (SNVs) across a cohort of 2583 primary and 3527 metastatic tumours. The resulting 54 mutated and positivelyselected lncRNAs are significantly enriched for previously-reported cancer genes and a range of clinical and genomic features. A number of these lncRNAs promote tumour cell proliferation when overexpressed in in vitro models. Our results also highlight a dense SNV hotspot in the widely-studied NEAT1 oncogene. To directly evaluate the functional significance of NEAT1 SNVs, we use in cellulo mutagenesis to introduce tumour-like mutations in the gene and observe a significant and reproducible increase in cell fitness, both in vitro and in a mouse model. Mechanistic studies reveal that SNVs remodel the NEAT1 ribonucleoprotein and boost subnuclear paraspeckles. In summary, this work demonstrates the utility of driver analysis for mapping cancer-promoting lncRNAs, and provides experimental evidence that somatic mutations can act through lncRNAs to enhance pathological cancer cell fitness.Swiss National Science Foundation through the National Centre of Competence in Research (NCCR) "RNA amp; Disease" 51NF40-182880The elements of long noncoding RNA function 31003A_182337Sinergia project "Regenerative strategies for heart disease via targeting the long noncoding transcriptome" 173738Medical Faculty of the University and University Hospital of BernHelmut Horten Stiftung, Swiss Cancer Research Foundation 4534-08-2018Science Foundation Ireland 18/FRL/6194 18/CRT/621

Entangling Data while Entangling Disciplines. Discussing the Future of Anthropological Collaborations with Data Scientists

This special issue discusses forms of possible collaboration and mutual intermixing between anthropology and data science, by presenting projects and creative experiments that have been conducted astray the two fields. While we may say that all scientists work with data, this special issue focuses on data that are collected and/or processed by digital means. In addition, attention will be paid to computation as anthropologists have recently turned to the study of data, AI and algorithms, offering critical insights about their production and implementation. They have addressed the effects of algorithmic automation (e.g. increasing surveillance, inequality exacerbation, new forms of discrimination) and conducted fieldwork among data scientists in order to bring the socio- cultural dimensions of their work to the forefront. In this introduction, we will illustrate what motivated this special issue and will introduce the articles by positioning them critically within the current debate about computation, big data and AI

Free global DSM assessment on large scale areas exploiting the potentialities of the innovative google earth engine platform

The high-performance cloud-computing platform Google Earth Engine has been developed for global-scale analysis based on the Earth observation data. In particular, in this work, the geometric accuracy of the two most used nearly-global free DSMs (SRTM and ASTER) has been evaluated on the territories of four American States (Colorado, Michigan, Nevada, Utah) and one Italian Region (Trentino Alto-Adige, Northern Italy) exploiting the potentiality of this platform. These are large areas characterized by different terrain morphology, land covers and slopes. The assessment has been performed using two different reference DSMs: the USGS National Elevation Dataset (NED) and a LiDAR acquisition. The DSMs accuracy has been evaluated through computation of standard statistic parameters, both at global scale (considering the whole State/Region) and in function of the terrain morphology using several slope classes. The geometric accuracy in terms of Standard deviation and NMAD, for SRTM range from 2-3 meters in the first slope class to about 45 meters in the last one, whereas for ASTER, the values range from 5-6 to 30 meters. In general, the performed analysis shows a better accuracy for the SRTM in the flat areas whereas the ASTER GDEM is more reliable in the steep areas, where the slopes increase. These preliminary results highlight the GEE potentialities to perform DSM assessment on a global scale

L'influenza del rame sull'espressione e l'attività del fattore gastrointestinaleTFF1

2012 - 2013Il tratto gastrointestinale rappresenta una interfaccia tra il corpo e l’ambiente esterno. È dotato di sofisticati meccanismi che ne regolano la funzionalità e attua efficaci strategie per la sua protezione affidandosi a successive linee di difesa caratterizzate da specifici fattori che intervengono a svolgere differenti funzioni. Tra questi elementi, negli ultimi 30 anni, hanno assunto un ruolo di rilievo tre piccole proteine secrete, TFF1, TFF2 e TFF3 che costituiscono la famiglia dei cosiddetti “fattori trifoglio”. Tali proteine sono accumunate da una struttura compatta e resistente alle proteasi, caratterizzata dalla presenza di un dominio stabilizzato da tre ponti disolfuro. Ciascuna proteina è in grado di formare dimeri ed eterodimeri mediante un quarto legame disolfuro intermolecolare che coinvolge un residuo di cisteina conservato presente nel segmento C-terminale. La loro espressione è prontamente indotta in seguito ad insulti a carico degli epiteli gastrici e mostrano la loro attività biologica partecipando all’importante processo di riparazione degli epiteli danneggiati noto come “restituzione”. Accanto alla loro espressione e funzionalità in condizioni fisiologiche, si assiste ad una aberrante presenza di tali peptidi in contesti patologici quali processi infiammatori e neoplastici. Il gruppo di ricerca presso il quale è stato condotto il presente lavoro di tesi, ha messo per primo in luce la capacità della proteina monomerica TFF1 di legare il rame, mediante la sua coda C-terminale. Il metallo è in grado di indurre un cambiamento conformazionale nella struttura proteica tale da favorire la formazione del dimero e di conseguenza influenzare alcune attività note della proteina, quale quella motogenica. Alla luce di questi risultati, il presente progetto di ricerca ha avuto come obiettivo generale lo studio strutturale e funzionale dei complessi Cu-TFF1. In particolare, è stata eseguita la caratterizzazione strutturale dell’interazione tra rame e proteine ricombinanti hrTFF1 e hrTFF3, rispettivamente in forma dimerica e monomerica. Entrambe hanno mostrato una selettività di legame per il catione metallico. Sono stati inoltre determinati i parametri termodinamici del complesso rame-TFF1 mediante calorimetria isotermica di titolazione. È stata inoltre valutata la capacità del metallo di influenzare il pathway di secrezione della proteina trifoglio e la sua localizzazione intracellulare al variare dei livelli di rame. Da tale indagine è emerso che il sovraccarico di rame determina una ridotta secrezione della proteina ed un contemporaneo accumulo intracellulare, localizzato in particolare nel trans-Golgi. Inoltre, si è osservato che il metallo determina un maggior up-take della proteina esogena da parte di cellule gastriche. I dati ottenuti suggeriscono ipotesi sul coinvolgimento della proteina nei meccanismi di omeostasi del metallo, sebbene essa necessiti di ulteriori e approfondite verifiche. Studi condotti negli ultimi anni hanno messo in luce un altro importante ruolo di TFF1: la forma dimerica del peptide trifoglio interagisce selettivamente con i lipopolisaccaridi del batterio patogeno Helicobacter pylori, determinandone l’adesione alle mucose gastriche. Dati recenti indicano che il rame determina un aumento dei livelli di colonizzazione in cellule gastriche iper-esprimenti TFF1. L’ipotesi di un coinvolgimento dell’estremità carbossiterminale di TFF1 nel mediare l’interazione con il batterio patogeno è stata confermata da saggi di interazione SPR (Biacore3000) e esperimenti di infezione in vitro in cellule gastriche. La forma dimerica di TFF1, in associazione con la MUC5AC, modula le proprietà reologiche dello strato mucoso, luogo di maggior accumulo batterico. È stato indagato, quindi, l’effetto del rame sulla strutturazione del gel mucoso in vitro eseguendo analisi reologiche su campioni di muco prelevati da cellule intestinali goblet HT29-E12 trattate con rame. Da tali analisi risulta che il materiale biologico che si accumula sulla superficie di cellule trattate con il metallo è più compatto rispetto a quello di cellule controllo. Il rame sarebbe quindi in grado di modulare le proprietà viscoelastiche del muco, probabilmente favorendo l’interazione del dimero del peptide trifoglio con la principale mucina secreta MUC5AC, determinando significative conseguenze sulla capacità di colonizzazione del batterio patogeno. Il presente lavoro di ricerca rappresenta un ulteriore tassello nella comprensione del ruolo giocato dal peptide trifoglio TFF1 nei processi fisio-patologici che riguardano il tratto gastrointestinale. Inoltre, l’evidente coinvolgimento del complesso rame-TFF1 nei processi di adesione e colonizzazione del batterio patogeno Helicobacter pylori fornisce nuovi elementi utili all’ottenimento di un quadro più completo degli eventi che caratterizzano la colonizzazione e la sopravvivenza batterica nel tessuto gastrico. [a cura dell'autore]XII n.s

The use of new echocardiographic Technologies in study of myocardial function

La prima ricerca è studio fisiopatologico sul cuore d’atleta ed in particolare sulla funzione del ventricolo destro, determinante nella perfomance miocardica dell’atleta. Lo studio prevedeva l’utilizzo delle nuove tecnologie ecocardiografiche, Speckle Tracking Echocardiography ed eco tridimensionale. Sono stati messi a confronto 43 soggetti sani sedentari e 40 atleti top-level, tutti i soggetti sono stati studiati con ecocardiografia standard e con le nuove tecnologie ecocardiografiche. Non vi erano differenze significative tra i 2 gruppi per quanto riguarda i parametri Doppler, mentre gli atleti avevano volumi (telediastolico e telesistolico) più grandi senza differenze significative in frazione d’eiezione. Lo strain logitudinale del ventricolo destro, sia quello globale ma soprattutto quello della parete laterale risultava più alto negli atleti, e vi era una stretta correlazione tra lo strain longitudinale laterale e il volume telediastolico anche dopo aggiustamento per la frequenza cardiaca. Abbiamo concluso che i determinanti della funzione supernormale del ventricolo destro possono essere molto bene identificati attraverso uno studio combinato del ventricolo destro con ecocardiografia tridimensionale e Speckle Tracking. Il precarico del ventricolo destro compie la sua massima influenza sulle fibre longitudinali laterali, tale effetto si traduce in un aumento della gittata sistolica del ventricolo destro. Tale studio è stato pubblicato su Echocardiography (2014 Sep;31(8):996-1004).Sempre utilizzando le nuove tecnologie ecocardiografiche ed in particolare lo Speckle Tracking Echocardiography abbiamo sviluppato il secondo studio da me riportato ed accettato per la pubblicazione su Hypertension. Abbiamo valutato l’impatto della pressione differenziale sulla funzione sistolica del ventricolo sinistro. Sono stati arruolati 143 pazienti (68 ipertesi di nuova disgnosi, mai trattati, e 75 soggetti normotesi), tutti sono stati sottoposti ad ecocardiografia comprensiva di Doppler e Spckle Tracking. La popolazione è stata divisa in 2 gruppi in accordo ai terzili di pressione differenziale. Nel primo gruppo abbiamo inserito il 1° e 2° terzile (n=93 con pressione differenziale 55mmHg (n=50). La massa ventricolare fu significativamente più alta nel terzo terzile mmentre non vi erano differenze significative nello spessore relativo di parete. Lo strain longitudinale globale così come il rapporto E/A furono più bassi nel terzo terzile mentre l’E/e’ risultava più alto. Inoltre da un’analisi di regressione lineare multipla la pressione differenziale e il sovrappeso risultavano indipendentemente correlati allo strain longitudinale globale. Gli elevati valori di pressione differenziale influenzano negativamente la meccanica longitudinale del ventricolo sinistro .Il terzo studio è stato condotto sulla popoalzione del Campania Salute Network ed ha trovato pubblicazione sul Journal Human Hypertension, 2015 Sep 10. Lo studio ha valutato i predittori dell’evoluzione ad ipertensione sistolica isolata in pazienti con iniziale ipertensione sisto-diastolica. Lo studio è stato condotto su 7801 pazienti ipertesi non affetti da malattia cardiovascolare o insufficienza renale cronica seguiti per un follow-up di almeno 6 mesi. La prevalenza di ioertensione sistolica isolata è stata del 21%. I pazienti con ipertensione sistolica isolata erano più vecchi, di sesso femminile, con una storia di ipertensione più lunga, con una più alta incidenza di diabete. I pazienti con ipertensione sistolica isolata avevano una massa ventricolare sinistra, una stiffness arteriosa, uno spessore relativo di parete ed uno spessore medio-intimale più alto. I nostri risultati suggeriscono che l’ipertensione sistolica isolata è un segno di peggioramento della malattia aterosclerotica manifestantesi attraverso i bersagli del danno d’organo. Dovrebbero quindi essere spese grandi energie nel cercare di prevenire tale evoluzione attraverso una terapia antipertensiva più aggressiva soprattutto nei soggetti con fenotipo a rischio

La nuova biblioteca di Lorenteggio. Un progetto di Renato Capozzi e Federica Visconti

Il progetto per il Concorso Internazionale di Progettazione per la Nuova Biblioteca di Lorenteggio fonda le sue ragioni nella città con la convinzione, da parte dei progettisti, che solo in questo modo sia possibile stabilire le condizioni di necessità di una architettura. L’aspirazione alla rappresentazione dei caratteri di necessità si dimostra anche nella scelta espressiva attraverso la riduzione degli elementi della costruzione

Identification of new genetic alterations and potential biomarkers in papillary thyroid carcinoma

2014 - 2015Papillary thyroid carcinoma (PTC) is the most frequent thyroid malignant neoplasia. Oncogene activation occurs in more than 70% of the cases. BRAF mutations occur in about 40% of PTCs, whereas RET rearrangements (RET/PTC oncogenes) are present in about 20% of cases. Finally, RAS mutations and TRK and PPARG rearrangements account for about 5% each of these malignancies. However, despite the presence of tumor-initiating driver events, cancer results from the progressive accumulation of mutations in genes that confer growth advantage over surrounding cells. A better understanding of molecular alterations of PTC will provide important insights into cancer etiology. It will also lead to advance in their diagnosis, possibly opening the way for developing novel molecular therapies. Thus, the aim of this PhD project is to deeply explore the transcriptome of PTC in order to identify new driver events in this type of cancer. In the first part of this study, we used RNA-Sequencing in a discovery cohort of 18 patients with papillary thyroid carcinoma to identify fusion transcripts and expressed mutations in cancer driver genes. Furthermore, we used targeted sequencing on the DNA of these same patients to validate identified mutations. We extended the screening to thyroids of 50 PTC patients and of 30 healthy individuals. Using this approach we identified new somatic mutations in CBL, NOTCH1, PIK3R4 and SMARCA4 genes. We also found mutations in DICER, MET and VHL genes, previously found mutated in other tumors, but not described yet in PTC. We also identified a new chimeric transcript generated by the fusion of lysine deficient protein kinase 1 (WNK1) and beta-1,4-N-acetylgalactosaminyl transferase 3 (B4GALNT3) genes and correlated with an overexpression of B4GALNT3 gene. Moreover, although protein coding genes play a leading role in cancer genetics, in recent years, many studies focused on a novel class of non coding RNAs, long non coding RNAs (lncRNAs), which regulate the expression levels of protein coding genes. Since deregulated expression of lncRNAs has been reported in many cancers, it suggests that that they may act as potential oncogene or tumorsuppressor. Thus, to assess if lncRNAs can exert a tumorigenic role in thyroid, in the second part of my PhD project I systematically quantified lncRNAs’ expression in PTC vs healthy thyroids using our RNA-Seq data. Combining ab initio reconstruction to a custom computational pipeline we found that novel and known lncRNAs are significantly altered in PTC, and some of them are possibly associated with cancer driver genes. Then we extensively focused on an unannotated lncRNA transcribed antisense to MET oncogene, named in this study MET-AS. Both genes are significantly up-regulated in a sub-class of PTCs - i.e. patients with BRAF gene mutations and RET gene rearrangements, compared to other PTCs and "non-tumor" thyroid biopsies. Preliminary data indicate that MET-AS knockdown induces down-regulation of MET, and induces a changes in cell cycle in a PTC cell line, suggesting the novel lncRNA might be a new MET regulator. Further studies should be conducted to demonstrate detailed mechanism of our findings. Finally, our data confirmed the genetic heterogeneity of papillary thyroid carcinoma revealing that gene expression correlates more with the mutation pattern than with tumor staging. Overall, this study provides new information about PTC genetic alterations, suggesting potential pharmacological adjuvant therapies in PTC. [edited by author]Il carcinoma papillare tiroideo (PTC) costituisce circa l’80% di tutti i tumori maligni della tiroide. Ad oggi, sono state identificate mutazioni a carico del gene BRAF in circa il 40% di casi, mentre riarrangiamenti che coinvolgono il gene RET (RET/PTC) sono presenti in circa il 20% dei casi. Infine, mutazioni nei geni RAS e riarrangiamenti dei geni TRK e PPARG occorrono in circa il 5% dei casi ciascuno. Tuttavia, nonostante la presenza di alterazioni genetiche che possano dare inizio al processo canceroso, il tumore è il risultato del progressivo accumulo di mutazioni in geni che conferiscono un vantaggio di crescita sulle cellule circostanti. Pertanto, una conoscenza più approfondita delle alterazioni molecolari del carcinoma papillare tiroideo è fondamentale per migliorare gli aspetti diagnostici e prognostici, e la risposta individuale ai trattamenti farmacologici. Alla luce di ciò, il mio progetto di dottorato ha avuto come obiettivo principale l’analisi del trascrittoma del PTC al fine di individuare nuovi eventi molecolari che possano essere implicati in questo tipo di cancro. La prima parte di questo progetto è stata focalizzata sul sequenziamento - mediante RNA-Seq – di 22 RNA isolati da biopsie di tiroide (18 tiroidi affette da carcinoma papillare tiroideo, 4 tiroidi non tumorali) per identificare trascritti di fusione e mutazioni somatiche in geni espressi. I risultati sono stati validati sul DNA dei medesimi pazienti mediante sequenziamento diretto di Sanger. Inoltre, l’analisi mutazionale è stata estesa ad ulteriori 50 pazienti affetti da carcinoma papillare tiroideo e 30 individui sani. Mediante quest’approccio sono state identificate nuove mutazioni puntiformi nei geni CBL, NOTCH1, PIK3R4 e SMARCA4. Inoltre, l’analisi ha rivelato la presenza di mutazioni somatiche nei geni DICER1, MET e VHL, già note nella patogenesi in altri tipi di cancro, ma ad oggi non note nel PTC. Inoltre, è stato individuato un nuovo evento di fusione intra-cromosomico generato dalla fusione tra il primo esone del gene WNK1 (lysine deficient protein kinase 1) e il secondo esone del gene B4GALNT3 (beta-1,4-N-acetyl-galactosaminyl transferase 3). I geni codificanti rivestono un ruolo di primo piano nella genetica del cancro, ma negli ultimi anni, molti studi si sono concentrati su una nuova classe di RNA non codificanti, i long non coding RNA (lncRNAs), che regolano l’espressione dei geni codificanti. I livelli di espressione dei lncRNA sono spesso alterati in diversi tipi di tumori, suggerendo che essi possano agire sia da oncogeni sia da oncosoppressori. Al fine di valutare il loro potenziale ruolo nella tumorigenesi del PTC, la seconda parte di questo progetto è stata focalizzata sull’analisi computazionale dei lncRNA, sia nuovi che annotati, nei nostri dataset di RNASeq. Attraverso l’utilizzo di approcci per la ricostruzione ab initio del trascrittoma e di una pipeline computazionale sono stati indentificati i lncRNA significativamente deregolati nei campioni tumorali. Inoltre, per individuare i lncRNA che potessero regolare l’espressione genica in cis, alcuni di essi sono stati associati - per vicinanza al TSS (transcription start site) - a geni driver in diversi tipi di cancro. Infine, mi sono focalizzata su un lncRNA non annotato nei database pubblici, associato all’oncogene MET, ma trascritto dal filamento opposto. Si tratta pertanto di un lncRNA antisenso al gene MET, chiamato in questo lavoro di tesi MET-AS. Entrambi i geni sono significativamente sovraespressi in una sotto-classe di PTC - vale a dire i pazienti con mutazioni del gene BRAF e riarrangiamenti dell’oncogene RET – chiamati BRAF-like-, rispetto ai campioni tumorali PTC, con profilo trascrizionale simile ai campioni mutati nei geni RAS – chiamati RAS-like - e campioni di tiroide "non-tumorali". Esperimenti preliminari condotti in vitro su una linea cellulare di carcinoma papillare tiroideo, TPC-1, indicano che il silenziamento del lncRNA MET-AS induce una down-regolazione dell’oncogene MET, e induce un blocco del ciclo cellulare in fase G1, suggerendo che il lncRNA potrebbe essere un nuovo regolatore dell’oncogene MET. In conclusione, i risultati ottenuti in questo lavoro di tesi confermano l'eterogeneità genetica del carcinoma papillare della tiroide rivelando che l'espressione genica correla più con il profilo mutazionale dei pazienti che con la stadiazione del tumore. Inoltre, questo studio fornisce nuove informazioni sulle alterazioni genetiche del PTC, suggerendo potenziali terapie adiuvanti farmacologiche per questo tipo di cancro. [a cura dell'autore]XIV n.s

Non-coding RNA and pseudogenes in neurodegenerative diseases: “The (un)Usual Suspects”

Neurodegenerative disorders and cancer are severe diseases threatening human health. The glaring differences between neurons and cancer cells mask the processes involved in their pathogenesis. Defects in cell cycle, DNA repair, and cell differentiation can determine unlimited proliferation in cancer, or conversely, compromise neuronal plasticity, leading to cell death and neurodegeneration. Alteration in regulatory networks affecting gene expression contribute to human diseases onset, including neurodegenerative disorders, and deregulation of non-coding RNAs – particularly microRNAs (miRNAs) – is supposed to have a significant impact. Recently, competitive endogenous RNAs (ceRNAs) – acting as sponges – have been identified in cancer, indicating a new and intricate regulatory network. Given that neurodegenerative disorders and cancer share altered genes and pathways, and considering the emerging role of miRNAs in neurogenesis, we hypothesize ceRNAs may be implicated in neurodegenerative diseases. Here we propose, and computationally predict, such regulatory mechanism may be shared between the diseases. It is predictable that similar regulation occurs in other complex diseases, and further investigation is needed

Using ground motion prediction equations to monitor variations in quality factor due to induced seismicity: a feasibility study

Sub-surface operations for energy production such as gas storage, fluid reinjection or hydraulic fracking may modify the physical properties of the rocks, in particular the seismic velocity and the anelastic attenuation. The aim of the present study is to investigate, through a synthetic test, the possibility of using empirical ground-motion prediction equations (GMPEs) to observe the variations in the reservoir. In the synthetic test, we reproduce the expected seismic activity (in terms of rate, focal mechanisms, stress drop and the b value of the Gutenberg-Richter) and the variation of medium properties in terms of the quality factor Q induced by a fluid injection experiment. In practice, peak-ground velocity data of the simulated earthquakes during the field operations are used to update the coefficients of a reference GMPE in order to test whether the coefficients are able to capture the medium properties variation. The results of the test show that the coefficients of the GMPE vary during the simulated field operations revealing their sensitivity to the variation of the anelastic attenuation. The proposed approach is suggested as a promising tool that, if confirmed by real data analysis, could be used for monitoring and interpreting induced seismicity in addition to more conventional techniques