Nicolò Pini (er/sie/es) promovierte in Biotechnik am Politecnico di Milano. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Entwicklung von Methoden des maschinellen Lernens für die nicht-invasive Erkennung von fötalen pathologischen Zuständen im Mutterleib. Anschließend wechselte er für seine Postdoc-Ausbildung an das Columbia University Irving Medical Center (CUIMC). Derzeit ist er assoziierter Forscher am CUIMC, Abteilung für Psychiatrie, und am New York State Psychiatric Institute (NYSPI), Abteilung für Entwicklungsneurowissenschaften.

Seine aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Identifizierung von Biomarkern im Gehirn, um mehr über die Verbindung zwischen neuronalen Bahnen und genetischen Ursachen von Autismus zu erfahren. Pini ist an dem von den NIH finanzierten Autism Centers of Excellence (ACEs) an der Columbia University beteiligt, das den Titel Prospective Genetic Risk Evaluation and Assessment in Autism (PROGRESS) trägt und von Wendy K. Chung, M.D., Ph.D., und Jeremy Veenstra-VanderWeele, M., geleitet wird. Ziel des Zentrums ist es, die neurologische, kognitive und verhaltensbezogene Entwicklung von Kindern zu verfolgen, um aufkommende Merkmale einer Autismus-Spektrum-Störung (ASD) in der frühen Entwicklung zu klassifizieren. Diese Informationen könnten dann genutzt werden, um andere Kinder mit einem Risiko für ASD zu identifizieren. In diesem Projekt ist Pini für die Entwicklung von Signalverarbeitungstechniken für die tiefgehende Charakterisierung von physiologischen Biomarkern zur Verwendung in hochdimensionalen Vorhersagemodellen verantwortlich.

Wir haben Nicolò über seine neuesten Forschungsprojekte und ihre Zusammenarbeit mit Simons Searchlight befragt.

Wie kam es zu Ihrer Zusammenarbeit mit Simons Searchlight?

Im Rahmen meiner Postdoc-Ausbildung hatte ich die einmalige Gelegenheit, mit Wendy K. Chung, M.D., Ph.D., und Jennifer M. Bain, MD, Ph.D., an einer Reihe von Forschungsprojekten zusammenzuarbeiten, darunter Natural History Studies (NHS) von Menschen, bei denen seltene genetische Erkrankungen diagnostiziert wurden. Die meisten dieser Studien nehmen aktiv Teilnehmer auf, mit dem Ziel, das Gehirn und das Verhalten dieser speziellen Bevölkerungsgruppen zu charakterisieren.

Bei der Arbeit an diesen Projekten stellte ich fest, dass ein großer Teil der Teilnehmer auch bei Simons Searchlight eingeschrieben war. Mit einer Datenanfrage nach der anderen wurde ich mit der beispiellosen Fülle der von Simons Searchlight gesammelten Daten und ihrem herausragenden Beitrag im Bereich der neurologischen Entwicklungsstörungen (NDD) und der ASD-Forschung vertraut.

Wie haben Sie und Ihr Team die von Simons Searchlight-Familien gesammelten Informationen in Ihren Projekten genutzt?

Obwohl der Hauptschwerpunkt meiner Forschung in der Tiefenphänotypisierung durch die Erfassung physiologischer Signale liegt, haben wir uns auch mit Verhaltensdaten befasst, die von Simons Searchlight erfasst wurden. Das Hauptziel ist die Beschreibung von Zusammenhängen zwischen vom Gehirn abgeleiteten Biomarkern und Verhaltensergebnissen.

Welche Art von Daten hat Ihr Team verwendet, und wurden sie mit einer bestimmten genetischen Veränderung in Verbindung gebracht?

Mein Team hat sich hauptsächlich auf 2 genetische Veränderungen konzentriert: HNRNPH2 und PPP2R5D. Eine Fülle von Daten für diese genetischen Diagnosen ist verfügbar und wird von Simons Searchlight kuratiert. Bei diesen Personenkohorten haben wir uns vor allem auf neurologische Verhaltensdaten konzentriert.

Wir untersuchen aktiv Kontext- und Umweltvariablen, um Risiko- und Resilienzfaktoren zu ermitteln, die den Verlauf von Entwicklungsergebnissen beeinflussen. Mein Team ist besonders an der Rolle des gesunden Schlafs als potenziellem Schutzfaktor interessiert. Seit kurzem arbeiten mein Team und ich mit Caitlin Hudac, Ph.D., zusammen, um die Daten von Teilnehmern zu untersuchen, die eine genetische Diagnose von CSNK2A1, HIVEP2, MED13L oder SETBP1 erhalten haben.

Wie hat die Verwendung der Simons Searchlight-Daten zu unserem Verständnis der mit Autismus und Entwicklungsverzögerung verbundenen Genveränderungen beigetragen?

Der Simons Searchlight-Datenspeicher ist eine beispiellose Ressource, die die biomedizinische Forschung auf dem Gebiet seltener genetischer Erkrankungen und damit verbundener NDDs beschleunigen kann. Der Zugriff auf die Daten ist vollständig anonymisiert und sicher und ermöglicht so die Zusammenarbeit zwischen den Forschungsgruppen. Dieser Ansatz, der sich an den Grundsätzen der offenen Wissenschaft orientiert, war für meine Forschung von entscheidender Bedeutung, um Assoziationen zwischen einer Fülle von Expositionen und dem Risiko für NDDs in nach genetischen Diagnosen geschichteten Analysen zu untersuchen. Darüber hinaus hat die Reichweite von Simons Searchlight dazu beigetragen, dass Daten von verschiedenen Personengruppen gesammelt werden konnten, was die Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse erhöht.

Wie wichtig ist es aus der Sicht eines Forschers, dass sich Familien mit seltenen genetischen Störungen an einer Registerstudie beteiligen?

Die Familie ist von zentraler und grundlegender Bedeutung für alles, was die Forschungsgemeinschaft derzeit tut und in naher und ferner Zukunft zu tun gedenkt. Die Forschungsgemeinschaft hat eine beträchtliche Anzahl von Ressourcen in die Förderung der wissenschaftlichen Verbreitung und des Engagements der Familien investiert, aber es muss noch viel mehr getan werden! Die Wissenschaft kann sinnvolle und anwendbare Ergebnisse verbreiten, aber nur, wenn sie auf die von der Gemeinschaft festgestellten Bedürfnisse eingeht. Die Familien spielen in diesem Prozess eine zentrale Rolle, indem sie die wissenschaftlichen Prioritäten mitgestalten und die Verbreitung der Ergebnisse erleichtern.

Was sind Ihre zukünftigen Pläne für die Zusammenarbeit mit Simons Searchlight oder die Nutzung von Simons Searchlight-Daten?

Unsere Forschungsteams sind sehr daran interessiert, zusätzliche Daten anzufordern, sobald sie über Simons Searchlight verfügbar sind. Ziel ist es, von Datenanalysen, die Querschnittsdaten nutzen, zu Längsschnittentwicklungen überzugehen. Wir sind derzeit auf der Suche nach zusätzlichen Finanzierungsquellen, um die Reichweite unserer Forschungsprojekte zu erhöhen und vor allem die Zusammenarbeit im Rahmen der von Simons Searchlight finanzierten Möglichkeiten fortzusetzen. Und schließlich bietet die Zusammenarbeit mit Simons Searchlight eine konkrete und umsetzbare Möglichkeit, mit den Familien zu kommunizieren und die Ergebnisse der Forschungsaktivitäten zu verbreiten.

Welche Art von Forschung haben Sie auf der Familien- und Forschungskonferenz 2022 betrieben?

Mein Forschungsteam arbeitete mit Hudac und Bain zusammen, um die Gehirnaktivität, auch bekannt als Elektroenzephalogramm (EEG), bei Teilnehmern zu erfassen, die eine genetische Diagnose von CSNK2A1, HIVEP2, MED13L oder SETBP1 erhalten hatten. Die Datenerhebung war äußerst erfolgreich – über 40 Teilnehmer meldeten sich an und absolvierten eine Sitzung, bei der sie ein nasses EEG-Netz trugen, kurze Videos ansahen und 25 bis 30 Minuten lang Geräusche hörten.

Wie war die Erfahrung für Sie? Haben Sie besondere Höhepunkte oder Geschichten, die Sie gerne erzählen möchten?

Die Konferenz Familie & Forschung 2022 war für mein Forschungsteam und für mich selbst eine sehr bereichernde Erfahrung. Ich war wirklich beeindruckt von dem Enthusiasmus, mit dem die Familien an der Forschung teilnahmen und sehr interessante Fragen zu laufenden Studien oder zukünftigen Forschungsmöglichkeiten stellten. Der Aufbau neuer Kooperationen mit Wissenschaftlern und bedeutsamer Beziehungen zu Familien spielte eine wesentliche Rolle für den Erfolg dieser Erfahrung.

Wie hat diese Erfahrung Ihre weitere Forschung beeinflusst?

Ich fühle eine große Verantwortung gegenüber den Familien, die auf der Familien- und Forschungskonferenz 2022 Daten beigesteuert haben. Wir arbeiten an mehreren analytischen Ansätzen, die wir mit den Familiengruppen teilen wollen, bevor die Manuskripte zur Veröffentlichung eingereicht werden. Es ist unerlässlich, Ressourcen für die Rückgabe von Ergebnissen an diese Gruppen bereitzustellen, die Zeit und Energie für unsere Forschungsgruppen aufgewendet haben. Und schließlich hat es meine Kreativität und meinen Enthusiasmus angeregt, mehr über die Forschungsprogramme anderer zu erfahren. Ich kann es kaum erwarten, in naher Zukunft eine weitere Veranstaltung zu besuchen!