Archivio Istituzionale della Ricerca - Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli"
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CARE: Clinical AI predictor for posterior urethal valves - design, explainability and evaluation
In the last decades, the remarkable impact achieved by Artificial Intelligence (AI) in business and industry has not been mirrored in critical real-world applications. The industrial diffusion of AI in healthcare is facing some resistance due to the lack of uniform legal frameworks and general scepticism among society and medical personnel. This paper proposes a multidisciplinary approach to fill the gap between the theoretical AI-based framework and real clinical practice, tailored to the problem of Posterior Urethral Valves (PUVs) diagnosis in paediatric patients. The multidisciplinary core of the work allows tackling the problem not only under the technical lens, but also from a clinical and industrial perspective: through the adoption of classifier composition mechanisms, this study presents the lessons learned in developing a reliable PUV classifier, as well as in its empirical assessment against real-world data and within a structured diagnostic process. The main contribution of this study is the design of a clinical decision support system for medical experts, which evaluates the behaviour of the model clinically and validates the extracted rules using explainability techniques on real-world data. AI classifiers leveraging vertical training of specialised models were adopted, achieving an overall accuracy of 70 %
Dall'integrità personale all'autodeterminazione vitale: profili giuridici e riflessi politico-costituzionali sul nuovo diritto all'eutanasia in Spagna
Le questioni relative alla fine della vita hanno acquisito enorme importanza nelle società occidentali come la nostra, sia per l'aumento dell'aspettativa di vita, sia per l'assistenza a un processo di crescente sofisticazione medica che, insieme alla secolarizzazione del nostro tempo, ha fatto nascere nelle persone il timore di rimanere in vita fino a età molto avanzate in condizioni di grave deterioramento fisico e psichico, senza ottenere la guarigione o un miglioramento significativo della qualità della vita .
In questo contesto, si è inizialmente avanzato verso il riconoscimento giuridico di nuove sfere di libertà alla fine della propria vita, concretizzatesi nel riconoscimento dell'autonomia del paziente come manifestazione del diritto fondamentale all'integrità fisica e morale (art. 15 CE) e nel diritto al rispetto della vita privata (art. 8 CEDU), che tutelano uno spazio di autodeterminazione dell'individuo che si traduce nel rispetto delle decisioni prese negli ultimi momenti di vita. Tuttavia, in seguito, questi progressi si sono rivelati insufficienti per alcuni settori della popolazione che, pur non trovandosi in un processo di morte imminente, desideravano, a causa della loro situazione di invalidità o della gravità delle loro sofferenze, chiedere aiuto per morire in anticipo. Da allora, sono iniziate una serie di rivendicazioni con l'intervento di diversi attori che, nel 2021, hanno portato all'approvazione della Legge Organica 3/2021, del 24 marzo, sulla regolamentazione dell'eutanasia, rendendo la Spagna il quarto paese europeo (dopo Paesi Bassi, Belgio e Lussemburgo, a cui si è poi aggiunto il Portogallo – non è il caso della Svizzera, che riconosce il suicidio assistito) 2 ad avere una normativa espressa in materia. L'importanza di questa decisione risiede inoltre nel fatto che è stata adottata in un momento in cui la tendenza non è più quella di depenalizzare l'eutanasia, ma di riconoscerla come un vero e proprio diritto 3 . Non si tratta quindi di un semplice cambiamento normativo, ma di una riconfigurazione politico-costituzionale del significato attribuito al diritto fondamentale alla vita e all'integrità, nonché ai valori costituzionali della dignità, del libero sviluppo della personalità e della libertà. Questo processo riflette una trasformazione ermeneutica del modo in cui il costituzionalismo contemporaneo concepisce la protezione della persona, spostando l'attenzione dalla mera conservazione biologica della vita al rispetto della sua dimensione autonoma ed esistenziale. Da questo punto di vista, l'eutanasia non si presenta solo come un problema giuridico o morale, ma come il punto di svolta di un dibattito più ampio sulla portata del diritto all'integrità e sulla sua possibile proiezione verso un'autodeterminazione vitale fondata sulla dignità umana. Ciò implica, da un punto di vista filosofico-politico, una revisione dell'equilibrio tra libertà e potere, in cui lo Stato cessa di essere l'unico garante della vita per diventare garante della capacità di decidere su di essa. In questo senso, il costituzionalismo contemporaneo si rivela non solo come un sistema giuridico, ma anche come una forma di interpretazione della vita umana, in grado di tradurre in linguaggio normativo i dilemmi etici e politici della modernità
Beyond the perception of present economic inequality: How people construe past, present and future wealth gaps
People tend to misperceive economic inequality levels in their country. However, studies investigating such misperceptions focused mainly on appraisals of present inequality. In two cross-sectional studies (Ntotal = 600), we investigated perceived past, present, and future wealth inequality in Italy, as well as accuracy in ranking EU countries by perceived wealth inequality. Confirming past literature, participants
underestimated present levels of national wealth inequality. Results also showed the existence of a decline model in estimations of wealth inequality (i.e., optimism towards past, pessimism towards future), such that participants consistently expected an increase of future inequality (roughly corresponding to actual trends). Interestingly, participants were relatively accurate in ordering European countries, including Italy, with respect to levels of wealth inequality. We interpret these findings as reflecting a rational mechanism, where participants linearly project how wealth inequality grows (or declines) over time, and then plot their estimates for specific points in time on such linear projection. We therefore suggest that such schema prompt relative (rather than absolute) evaluations of wealth inequality, which leads to increased accuracy. We conclude that future interventions should accommodate people’s mental reconstruction of inequality
De novo and inherited dominant variants in U4 and U6 snRNA genes cause retinitis pigmentosa
: Small nuclear RNAs (snRNAs) combine with specific proteins to generate small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs), the building blocks of the spliceosome. U4 snRNA forms a duplex with U6 and, together with U5, contributes to the tri-snRNP spliceosomal complex. Variants in RNU4-2, which encodes U4, have recently been implicated in neurodevelopmental disorders. Here we show that heterozygous inherited and de novo variants in RNU4-2 and in four RNU6 paralogs (RNU6-1, RNU6-2, RNU6-8 and RNU6-9), which encode U6, recur in individuals with nonsyndromic retinitis pigmentosa (RP), a genetic disorder causing progressive blindness. These variants cluster within the three-way junction of the U4/U6 duplex, a site that interacts with tri-snRNP splicing factors also known to cause RP (PRPF3, PRPF8, PRPF31), and seem to affect snRNP biogenesis. Based on our cohort, deleterious variants in RNU4-2 and RNU6 paralogs may explain up to ~1.4% of otherwise undiagnosed RP cases. This study highlights the contribution of noncoding RNA genes to Mendelian disease and reveals pleiotropy in RNU4-2, where distinct variants underlie neurodevelopmental disorder and retinal degeneration
Network Theoretical Approach to Assess and Monitor Recovery in Neurodegenerating Conditions by Integrating Neurostimulation and Neuroimaging
This thesis introduces an innovative mathematical approach, Network Control Theory (NCT), to assess and monitor the recovery of a neurodegenerative condition when executing a neurostimulation procedure and the local-global brain functioning when integrating distinct acquisition modalities. Innovative therapies based on non-invasive brain stimulation, such as transcranial magnetic stimulation (TMS), have been developed as sustainable treatment options to efficiently intervene on neurodegenerative diseases without long-term side effects. Leveraging functional neuroimaging techniques (fMRI) and accounting for the balanced local-global brain organization, NCT represents a valid mathematical framework to characterize the efficiency and integrity of neural processes and connections in terms of meaningful connectomic metrics. The aim of this thesis is to demonstrate the potential of NCT to offer insight into the description of the human connectome and possibly to detect alterations due to the disease condition and/or stimulation treatment. The thesis is structured in three sections. The first section outlines the mathematical principles of the NCT, focusing on methodological aspects, to facilitate NCT modelling with functional connectivity (FC). The moderate intra- and inter-individual variabilities and the good discriminability power, when addressing sensorineural age-related hearing loss conditions in elderly subjects, underline the capability of the NCT to insightfully characterize the efficiency and integrity of neural processes and connections in terms of energy cost (of state transitions) and controllability (from/to reachable states). In the second section, NCT is successfully applied to outline the trajectory of the stimulation procedure by assessing its short- and long-term effects on the controllability of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in patients with mild cognitive impairment (MCI). The longitudinal variations of the controllability metrics in DLPFC offer a new perspective on the stimulation-induced neural plasticity in MCI patients and pave the way also for featuring alternative, yet invasive, neurostimulation procedures, such as deep-brain stimulation (DBS) in Parkinson’s disease (PD). The last section deals with NCT applied to the electroencephalography (EEG) derived connectomes, which directly reflect the neurophysiological activity and propose a higher temporal resolution depiction of the FC. The presence of replicable network-oriented spatial controllability patterns between non-simultaneous multi-modal FC estimation tentatively indicates the existence of a persistent functional organization across different temporal and spatial resolutions detectable from the controllability metrics and therefore might enable a more flexible selection between fMRI and EEG modalities as FC recording methods.Questo elaborato di Tesi introduce un innovativo approccio matematico, la Teoria del Controllo di Rete (TCR), per valutare e monitorare il processo di guarigione da una condizione neurodegenerativa durante l'esecuzione di una procedura di neurostimolazione e il funzionamento locale e globale del cervello integrando distinte modalità di acquisizione. Terapie innovative di stimolazione cerebrale non invasiva, come la stimolazione magnetica transcranica (SMT), sono state sviluppate come opzioni di trattamento sostenibili per intervenire in modo efficiente sulle malattie neurodegenerative senza effetti indesiderati a lungo termine. Sfruttando tecniche di neuroimaging funzionale (RMF) e accogliendo la bilanciata organizzazione locale-globale del cervello, la TCR rappresenta un valido strumento matematico per caratterizzare l'efficienza e l'integrità dei processi e delle connessioni neurali attraverso metriche connettomiche significative. L’obiettivo di questa tesi è dimostrare la capacità della TCR di offrire una visione approfondita della descrizione del connettoma e possibilmente di rilevare alterazioni dovute alla condizione patologica e/o al trattamento di stimolazione. La tesi è strutturata in tre sezioni. La prima sezione delinea i principi matematici della TCR, concentrandosi sugli aspetti metodologici, per facilitare la modellizzazione della TCR in nei dati di connettività funzionale (CF). Le moderate variabilità intra- e interindividuali e una buona capacità discriminativa, includendo soggetti affetti da una condizione neurosensoriale con perdita dell'udito legata all'età, sottolineano la capacità della TCR di caratterizzare in modo approfondito l'efficienza e l'integrità dei processi e delle connessioni neurali in termini di costo energetico (delle transizioni di stato) e controllabilità (da/verso stati raggiungibili). Nella seconda sezione, la TCR viene applicata per delineare la traiettoria della procedura di stimolazione valutando gli effetti a breve e lungo termine sulla controllabilità della corteccia prefrontale dorsolaterale (CPFDL) di pazienti con deficit cognitivo lieve (MCI). Le variazioni longitudinali delle metriche di controllabilità nella CPFDL offrono una nuova prospettiva sulla plasticità neurale indotta dalla stimolazione nei pazienti con MCI e aprono la strada anche alla caratterizzazione di procedure di stimolazione invasive, come la stimolazione cerebrale profonda (DBS) in presenza di malattia di Parkinson. L'ultima sezione porta la TCR ad essere applicata su connettomi, ottenuti mediante elettroencefalografia (EEG), che riflettono direttamente l'attività neurofisiologica e propongono una rappresentazione della CF con una più alta risoluzione temporale. La presenza di distribuzioni spaziali di controllabilità replicabili in connettomi funzionali multimodali non valutati simultaneamente indica presumibilmente l’esistenza di un’organizzazione funzionale che si mantiene costante su diverse scale temporali e spaziali e rilevabile mediante metriche di controllabilità, pertanto permettendo una maggiore flessibilità nello scegliere il metodo di registrazione tra RMF ed EEG
Terapie CAR-T e tumori secondari a cellule T: analisi delle segnalazioni di sospette reazioni avverse dalla banca dati di farmacovigilanza FAERS
Background: Negli ultimi anni è stata segnalata una crescente preoccupazione riguardo alla possibile insorgenza di linfomi post terapia CAR T, un aspetto che solleva interrogativi rilevanti sulla sicurezza a lungo termine di queste terapie avanzate. In questo contesto, la farmacovigilanza assume un ruolo essenziale nel monitoraggio continuo del profilo beneficio-rischio dei farmaci, contribuendo all’identificazione precoce di potenziali segnali di sicurezza, soprattutto per prodotti innovativi e recentemente immessi in commercio come le CAR-T. L’analisi sistematica dei dati di farmacovigilanza rappresenta infatti uno strumento imprescindibile per valutare eventi avversi rari o emergenti in scenari clinici real-world. Materiali e Metodi: È stata condotta un’analisi delle segnalazioni di sospette reazioni avverse (Individual Case Safety Reports, ICSRs) contenute nel database Food and Drug Administration Adverse Event Reporting System (FAERS), dalla data di immissione in commercio di ciascuna terapia CAR-T fino al 6 febbraio 2024, includendo tutte le segnalazioni nelle quali almeno una terapia CAR-T era indicata come farmaco sospetto. Sono state realizzate analisi descrittive e di disproporzionalità per esplorare possibili associazioni tra terapie CAR-T e tumori secondari a cellule T. Risultati: Diciassette ICSRs riportavano tumori a cellule T in seguito alla somministrazione di terapie CAR-T. La distribuzione di genere risultava equilibrata, mentre i pazienti adulti rappresentavano il 41,2% dei casi. Tutte le segnalazioni riguardavano eventi gravi, con un esito fatale riportato nel 41,2% dei casi. Il Preferred Term (PT) più frequentemente osservato era “linfoma a cellule T” (70,6%). Oltre il 70% delle segnalazioni includeva ulteriori eventi avversi, principalmente disturbi gastrointestinali (14,3%). Axicabtagene ciloleucel e tisagenlecleucel mostravano una frequenza di segnalazione statisticamente superiore di linfoma a cellule T rispetto all’insieme degli altri medicinali (p <0,001 per entrambi). Inoltre, nel confronto tra i due prodotti, tisagenlecleucel era associato a una frequenza di segnalazione significativamente più elevata per le SMQ “Tumori maligni ematologici” e “Linfomi maligni” (p <0,001). Conclusioni: I risultati dello studio suggeriscono che axicabtagene ciloleucel e tisagenlecleucel possano essere associati a una maggiore frequenza di segnalazione di tumori a cellule T rispetto ad altre terapie. Questi dati sottolineano l’importanza di un monitoraggio post-marketing continuo e di studi ulteriori volti a chiarire la rilevanza clinica e i potenziali meccanismi fisiopatologici alla base di tali osservazioni
Enhancing San Marzano dwarf tomato performance: The role of biochar under saline irrigation conditions
A greenhouse experiment was conducted in an unheated greenhouse to study the growth, physiology, metabolic mechanisms and yield of tomato in response to salinity stress with the addition of biochar. It was hypothesized that biochar supplementation could enhance plant growth and yield by mitigating the deleterious effect of salinity from NaCl due to its inherent sorption capacity. Tomato plants were exposed to three concentrations of NaCl (0, 40 and 80 mM) and three different percentages of biochar (0, 1 and 2 % v/v). Biochar supplementation improved the physiological response of salinized plants both at the vegetative stage (increased leaf fresh weight by 41.53 % at moderate salinity levels) and at the end of the experiment due to a significant reduction in the uptake of toxic Na+ (-35 %) and Cl- (-41 %) ions. In addition, biochar application positively influenced the balance of sugars, starch and amino acids, supporting a coordinated metabolic response to salt stress. There were significant increases in metabolites such as proline and γ-Aminobutyric-acid (GABA), contributing to stress adaptation and improved fruit quality. The findings underscore the value of biochar's potential as a sustainable solution for amending soils and improving tomato production under adverse conditions such as NaCl stress
POVERTÀ EDUCATIVA E ABBANDONO SCOLASTICO: I LEP COME PARADIGMA DI AMMINISTRAZIONE INCLUSIVA E INTERSEZIONALE
Antibiotic resistance mechanisms back to front: from clinic to bench
Antimicrobial resistance remains a global issue, exacerbated by the “dry pipeline” of new drug classes, which have drastically decreased in recent decades compared to the past. Increasing scientific evidence indicates that WHO projections on the number of deaths caused by this phenomenon are underestimated as there are already pathogenic microorganisms today that are not susceptible to any known therapeutic treatment. This thesis evaluates the evolution of the local ecology of Multi-drug Resistant (MDR) and Pan-drug Resistant (XDR) germs in Campania, a region with a high incidence of these pathogens. The work focused on combating these germs through targeted therapeutic regimens and timely diagnostics, minimizing the misuse of antibiotics, as well as researching new synthetic antimicrobials for future clinical applications, such as natural peptides and nanoparticles extracted from plant organisms.
In a recent study published in June of this year, 1951 vaginal swabs were analyzed over the period 2018-2022. The susceptibility and resistance patterns of the isolates were evaluated. Significant epidemiological variations were observed, including increased resistance rates to fluoroquinolones and penicillin, as well as decreased susceptibility to ampicillin. The most frequently isolated microorganisms causing vaginitis and vaginosis were also evaluated. In another ongoing epidemiological study, divided into three phases: pre-pandemic (2018-2019), pandemic (2020-2021), and post-pandemic from Sars-Cov2 (2022-2023), at our University Hospital in the Virology and Microbiology Unit, the results of 10,742 blood cultures, 10,503 urine tests, along with another 4,693 samples including pus, drains, and swabs from patients were evaluated. Among these, focusing on A. baumannii, a notoriously multi-resistant pathogen, it was found that the vast majority of these strains, 89.5% out of a total of 191 isolates, were MDR.
Crucial in this regard was the introduction of an Antimicrobial Diagnostic Stewardship program in our hospital in 2018, from which we observed a global decrease in antimicrobial resistance, particularly in 2020 and 2022. However, despite these efforts, a significant portion of the isolates remains resistant to carbapenems.
In this context, we have thus produced research on nanoparticles (NPs) to be used as a possible therapeutic alternative against MDR and XDR germs. The antimicrobial potential of NPs was tested, among others, on commonly resistant strains from the American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA) and clinical MDR strains isolated at the Virology and Microbiology Unit of the “Luigi Vanvitelli” University Hospital using the Kirby-Bauer method, which showed inhibition zones with variable but overall promising diameters. Additionally, a study was conducted evaluating the antibiotic characteristics of Hylin-a1, a peptide derived from the amphibians skin secretion, which, through a series of molecular and cellular studies conducted in vitro, showed remarkable antibacterial activity with low toxicity towards eukaryotic cells at active concentrations, suggesting it could be a good candidate for the development of new antimicrobial agents