Μέχρι σήμερα οι διάφοροι αλγόριθμοι εκπαίδευσης συστημάτων ταξινόμησης καθώς και τα έμπειρα συστήματα λήψης αποφάσεων έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετές φορές σε διάφορα προβλήματα ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης σε διάφορους τομείς. Αυτό που θα μας απασχολήσει είναι η χρήση αυτών των συστημάτων στον ιατρικό τομέα και συγκεκριμένα στην πρόβλεψη της ασθένειας του στίγματος μεσογειακής αναιμίας (θαλασσαιμίας). Θα εξετάσουμε κυρίως τα νευρωνικά δίκτυα και τα ασαφή συστήματα λήψης αποφάσεων και θα τα μελετήσουμε την αποτελεσματικότητά τους στην πρόβλεψη του στίγματος μεσογειακής αναιμίας. Επίσης θα γίνει μια περιγραφή της αρχιτεκτονικής των νευρωνικών δικτύων και των συστημάτων ασαφούς λογικής καθώς και του τρόπου εξαγωγής αποτελεσμάτων. Όπως γνωρίζουμε μια προφανής δυσκολία που αντιμετωπίζουν τα νευρωνικά δίκτυα και έτσι δεν πολύ έμπιστα σε πρακτικά θέματα, είναι ότι δεν μας δίνουν μια αμερόληπτη εκτίμηση για την αξιοπιστία μιας απλής ταξινόμησης. Ακόμη, μια άλλη δυσκολία όσο αφορά τα συστήματα ασαφούς λογικής είναι η επιλογή των παραμέτρων και των τιμών. Για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας του συστήματος, θα γίνει σύγκριση με τα πραγματικά αποτελέσματα και θα υπολογιστεί η απόκλιση των αποτελεσμάτων από την πραγματικότητα. Επιπλέον, θα παρουσιαστεί και μια διαδικτυακή έκδοση των παραπάνω εργαλείων - συστημάτων ώστε να μπορούμε να εξάγουμε μια πρόβλεψη – απόφαση για έναν ασθενή μέσω του διαδικτύου και μιας απλής διεπαφής. / Until today, the various algorithms for training systems of classification and the fuzzy logic systems have solved various problems successfully. In this project, we will investigate the behavior of the above systems for solving the prediction of the disease thalassemia. We will investigate the neural networks and fuzzy logic systems and the reliability of the classification of various patterns for the thalassemia. Also, we will present a web version of a system that implements neural network and fuzzy logic, and it can be used from a single web-user.

Η λεπτίνη, μια ορμόνη που ρυθμίζει την όρεξη έχει βρεθεί να ενισxύει την τύπου 1 ανοσολογική απόκριση και να αναστέλλει την παροδική ανοσοπάρεση που παρατηρείται στα ζώα με έλλειψη λεπτίνης ή στους ανθρώπους που υποφέρουν από εγγενή ή φυσιολογική έλλειψη λεπτίνης. Οι ασθενείς που υποφέρουν από β-θαλασσαιμία έχει παρατηρηθεί ότι έχουν έλλειψη λεπτίνης, ένα φαινόμενο που αποδίδεται κυρίως στην υπερφόρτωση με σίδηρο και τις πολλαπλές ενδοκρινοπάθειες που συνοδεύουν αυτή τη νόσο. Ο σκοπός της μελέτης μας ήταν να καθοριστούν τα επίπεδα λεπτίνης και φερριτίνης του ορού των ασθενών που υποφέρουν από μείζονα β-θαλασσαιμία και να διερευνηθεί η επίδραση της λεπτίνης στην Th1 (IL-2, IFN-γ ) και Th2 (IL-4, IL-10) έκκριση κυτταροκινών από περιφερικά Τ κύτταρα που απομονώθηκαν από ασθενείς και controls. Τα δείγματα αίματος προήλθαν από143 ασθενείς και 58 υγιείς κατά αντιστοιχία ηλικίας και ΒΜΙ (δείκτη μάζας σώματος). Από όλους τους ασθενείς το μόνο γκρουπ που έδειξε μια ασθενή θετική συσχέτιση μεταξύ ΒΜΙ και λεπτίνης ήταν αυτό των ενήλικων γυναικών που λάμβαναν θεραπεία ορμονικής υποκατάστασης. Μια αρνητική συσχέτιση λεπτίνης και φεριττίνης παρατηρήθηκε σε όλους τους ασθενείς. Η ανασυνδυασμένη λεπτίνη όταν προστέθηκε στα Τ κύτταρα των controls δεν επηρέασε σημαντικά την έκκριση της IFN-, IL-2 ή της IL-4 ενώ μείωσε ελαφρώς την έκκριση της IL-10. Στα Τ-κύτταρα των ασθενών η ανσυνδυασμένη λεπτίνη οδήγησε στην έκκριση μόνο της IFN-γ. Οι ομόζυγοι θαλασσαιμικοί ασθενείς λαμβάνουν πολλαπλές μεταγγίσεις και χρειάζονται μια ισχυρή Th1 ανσολογική απόκριση για να χειριστούν αποτελεσματικά την συνεχή έκθεση σε παθογόνα. Η ικανότητα της λεπτίνης να αλλάζει την έκφραση των κυτταροκινών στους ασθενείς με θαλασσαιμία προς έναν ευνοϊκό γι’ αυτούς τύπου 1 φαινότυπο θα μπορούσε να ληφθεί υπόψη για τον σχεδιασμό νέων θεραπευτικών σχημάτων. / Leptin, a hormone that regulates appetite, has been shown to enhance the type 1 immune response and reverse the partial immunoparesis observed in leptin-deficient animals or humans suffering from congenital or physiological leptin deficiency. Patients suffering from -thalassemia have also been reported to be leptin deficient, a phenomenon attributed mainly to the iron overload and multiple endocrinopathies that accompany this disease. The purpose of our study was to determine the serum leptin and ferritin levels of patients suffering from -thalassemia major and investigate the effect of leptin on Th1 (IL-2, IFN- ) and Th2 (IL-4, IL-10) cytokine secretion patterns of peripheral blood T-cells isolated from thalassemic patients and controls. Blood samples were drawn from 143 patients and 58 age- and Body Mass Index-matched controls. From all the patients, the only group that showed a week positive correlation between BMI and leptin values was this of adult females that were treated with sex hormones. A negative correlation of leptin and ferritin levels was observed in all patients. Recombinant leptin (rleptin) added alone to control T-cells did not significantly influence IFN-, IL-2 or IL-4 production whereas it weakly induced IL-10 secretion. In patients’ T-cells, rleptin induced IFN- secretion only. Homozygous thalassemic patients receive multiple blood transfusions and need a strong Th1 immune response to cope with the resulting exposure to pathogens. Leptin’s ability to skew the cytokine secretion pattern in thalassemic patients towards a beneficial for them Th1 phenotype, could be taken into consideration for the design of new therapeutics.

Τα αυξημένα επίπεδα εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης (HbF) μετριάζουν την βαρύτητα των διαταραχών που αφορούν στην β-σφαιρίνη, δηλαδή τη δρεπανοκυτταρική αναιμία (SCD) και την β-μεσογειακή αναιμία, που αποτελούν σημαντικές αιτίες παγκόσμιας νοσηρότητας και θνησιμότητας. Γι’ αυτό το λόγο είναι μακροχρόνιο το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη θεραπευτικών προσεγγίσεων για την επαγωγή της παραγωγής HbF. Η αναζήτηση μορίων που ρυθμίζουν την μετάβαση από την έκφραση της εμβρυϊκής (HbF) στην έκφραση της αιμοσφαιρίνης των ενηλίκων (HbA) και που συντελούν στην διατήρηση της αποσιώπησης ή αντίθετα στην ενεργοποίηση της έκφρασης της HbF στους ανθρώπους αποτελεί πολυετές αντικείμενο έρευνας με σκοπό την στόχευση αυτών των παραγόντων για την επαγωγή της HbF (Sankaran et al. 2011). Έτσι, εκτός από τα cis-ρυθμιστικά στοιχεία, έχουν εντοπιστεί και trans-ρυθμιστικά στοιχεία, τα οποία αποτελούν κυρίως μεταγραφικούς παράγοντες. Όμως υπάρχουν και γονιδιακοί τόποι εκτός του β-συμπλέγματος που φαίνεται να επιδούν στην ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων του β-γονιδιακού τόπου. Τέτοιοι είναι οι τόποι που συνδέονται με «ποσοτικά γνωρίσματα» (Quantitative trait loci-QTL). Η χρωμοσωμική περιοχή 6q23 έχει σε διάφορες μελέτες προσδιοριστεί ως QTL, που συνδέεται με την μεταβολή των επιπέδων της HbF σε ασθενείς με SCD. (Close et al. 2004, Thein et al. 2007, Wyszynski et al. 2004). Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι διττός: A. Ο εντοπισμός μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (SNP) εντός των γονιδίων MAP3K5 και PDE7B του QTL στην 6q23 χρωμοσωμική περιοχή, που να σχετίζονται με αυξημένα επίπεδα HbF. B. Η αξιολόγηση των SNP αυτών ως φαρμακογονιδιωματικών δεικτών, που να σχετίζονται με την μεταβλητότητα των επιπέδων της HbF ως απόκριση στη θεραπεία με HU. / Hemoglobinopathies, particularly β-thalassemia and sickle cell disease (SCD), are major health problems, in which quantitative or qualitative defects in hemoglobin production occur, respectively. Under normal circumstances, different types of hemoglobin (Hb) are produced during embryonic, fetal, and adult life. At birth, fetal hemoglobin (HbF), in particular, composes 80–90% of the total hemoglobin synthesized, but it gradually decreases to approximately 1% by 10 months in infancy as its synthesis is restricted to a small subset of erythrocytes termed ‘F cells’ [Patrinos&Grosveld, 2008]. The first studies searching for regulators of HbF expression were conducted on individuals with heterocellular hereditary persistence of HbF (HPFH) – i.e. increase of HbF levels unevenly distributed among ‘F cells’ – and suggested the absence of linkage between the determinant of the HbF levels and the β-globin gene cluster, back then named “non-α globin cluster” [Gianni et al., 1983]. Later, while seeking for genetic elements associated with elevated HbF levels in healthy adults, several cis-acting variants on the β-globin gene complex were unraveled, including the XmnI-Gγ (HBG2) gene promoter polymorphism [Gilman et al., 1985]. Ιn addition, variants unlinked to the β-locus (trans-acting), such as quantitative trait loci (QTLs) on Xp22 [Dover et al., 1992] and 6q23 [Craig et al., 1996] became known soon after. Initially, a study on an extensive, inbred kindred of Asian Indian origin with heterocellular HPFH revealed that a key locus controlling HPFH resides on chromosome 6q, which was fine-mapped to 6q22.3–23.1 [Craig et al., 1996]. Among the first positional candidate genes in the 6q23 region, assumed to possibly explain this QTL, were the MYB proto-oncogene and the eukaryotic release factor-similar HBS1L, as well as the mitogen-activated protein kinase kinase kinase 5 (MAP3K5) [Game et al., 2000]. In addition, genes within this region are associated with response to hydroxyurea (HU) treatment based on elevated HbF levels, in SCD patients; however, the mechanism by which this chromosome 6q22-23 QTL influences HbF levels in the context of HU treatment remains unknown [Ma et al., 2007] and very few, if any, studies have addressed this question. In continuing the global effort of scrutinizing the 6q23 region for variants accounting for the modulation of HbF production, we investigated a possible association of SNPs residing within the MAP3K5 and PDE7B genes with elevated HbF levels in β-thalassemia intermediate or major patients and normal (non-thalassemic) individuals. We also examined a cohort of 38 heterozygous SCD/β-thalassemia patients who had undergone HU therapy, in order to clarify whether there is a correlation of these SNPs with HU treatment response in patients of Hellenic origin.

L'atteinte vasculaire cérébrale est une complication grave et fréquente chez les enfants drépanocytaires, car elle impacte leur pronostic, en termes de morbidité (handicap) et de mortalité. L’accélération des vitesses mesurées par le doppler transcrânien (DTC) est prédictive du risque d'infarctus cérébral et implique une modification de la prise en charge thérapeutique. Chez l’enfant drépanocytaire, l'infarctus cérébral est d'origine multifactorielle, lié à la vasculopathie cérébrale sténotique ainsi qu'à une hypercoagulabilité et une activation cellulaire. Nous avons étudié de manière prospective l'association de marqueurs biologiques au DTC chez 108 enfants porteurs de syndrome drépanocytaire majeur et recherché des éléments prédictifs d'événement vasculaire périphérique ou cérébral. Nous avons ainsi réalisé une analyse approfondie de la fonction endothéliale, de l’activation de l’hémostase primaire et de la coagulation, de l'activation cellulaire et de la mécanique artérielle. L’atteinte vasculaire cérébrale a été estimée en considérant les données du DTC comme une variable continue plutôt que catégorielle. Le principal résultat est le rôle prédictif du nombre des cellules souches hématopoïétiques CD34+ pour la survenue d'événements cliniques vasculaires. Nous avons également mis en évidence un profil particulier de coagulation chez les enfants drépanocytaires présentant des céphalées récurrentes ou des accès migraineux. Ceci supporte l'hypothèse que les céphalées chez l'enfant drépanocytaire, et notamment celles répondant aux critères de la migraine, peuvent être le reflet d'événements ischémiques cérébraux ultra-transitoires. Elles représentent donc peut-être un indicateur indirect de risque ischémique cérébral. Nous avons par ailleurs montré que le risque hémorragique cérébral chez les enfants drépanocytaires restait proportionnellement stable par rapport au risque ischémique, malgré l'utilisation en routine de stratégies de prévention du risque ischémique. L'observation de lésions sténotiques et d'anévrismes permet de supposer que ces atteintes vasculaires cérébrales procèdent de mécanismes physiopathologiques communs. L'amélioration de la compréhension des mécanismes physiopathologiques des complications neurovasculaires et la mise en évidence de facteurs prédictifs d'événements cliniques est un pas supplémentaire vers l'amélioration de la sensibilité diagnostique de la vasculopathie cérébrale drépanocytaire, de la compréhension des mécanismes des accidents vasculaires cérébraux de ces enfants et probablement de leur pronostic neurologique en permettant une prise en charge thérapeutique adaptée plus précoce. / Cerbrovascular involvement is frequent in children with sickle-cell disease (SCD). It is severe in terms of morbidity (handicap) and mortality. Accelerated intracranial arterial blood flow velocity measured by transcranial doppler (TCD) is predictive for stroke occurrence and leads to therapeutic modifications. In SCD children, ischemic stroke results from stenotic cerebral vasculopathy associated with hypercoagulability, and cell activation. We prospectively addressed associations between biological markers and TCD velocity in 108 children with sickle-cell anemia (HbSS or HbSβ°) and looked for predictive factors for vascular peripheral or cerebral events. We performed extensive work-up of endothelial function, coagulation activation, cell activation, and arterial wall mechanics. Cerebral vasculopathy was defined using TCD velocity (continuous data) rather than the classical category classification. The main result is the demonstration of the role of hematopoietic stem cell CD34+ for the prediction of clinical vascular event occurrence. We also demonstrated an imbalanced coagulation profile in SCD children with recurrent cephalalgia or migraine. This finding supports the hypothesis that recurrent cephalalgia, especially migraine, could be a symptom of ultra-transient ischemic cerebrovascular events in SCD children. Therefore, this symptom may also indicate increased cerebrovascular ischemic risk. We demonstrated that the ratio cerebral hemorrhagic risk / cerebral ischemic risk in SCD children remains stable, despite the routine use of strategies aiming at reducing ischemic stroke risk. The concurrent observation of intracranial arterial stenotic lesions and aneurysm suggests common pathophyiological mechanisms. Improving pathophysiological understanding of cerebrovascular complications and demonstrating predictive risk factors for clinical events may help clinicians to improve early diagnosis of SCD-associated cerebral vasculopathy, to better understand stroke mechanism in this population, and probably to improve neurological outcome with earlier and more adapted management