APPLICAZIONI DI INGEGNERIA E STATISTICA PER LA MEDICINA PERSONALIZZATA

Aim of this thesis is to exploit modern technologies and statistical methods to support precision medicine in both the gathering and analysis of data. Real-time measurements of clinical parameters and identification of genomics signatures are thought to be crucial to tailor medications on the individual needs and likeliness of response. This thesis explores both aspects. The first part of the thesis studies the issues related to the safe real-time collection of parameters in connection to ultrasound communications of intra-body sensor networks. A testbed has been developed and a complete characterisation of a high water concentration channel — comparable to human body— is provided. The second part focuses on the analysis of transcriptomic data to predict successful treatments in non-communicable diseases. To reach this aim we will present a novel pathway-based tool together with the results from two clinical trials.

Obiettivo di questa tesi è l'impiego delle technologie moderne e metodi statistici per supportare la medicina personalizzata nella raccolta di parametri clinicini così come nell'analisi dei dati. La misurazione di dati clinici in tempo reale e l'identificazione di impronte molecolari sono considerati elementi cruciali per poter offrire terapie adatte alle necessità dell'individuo e alle sue probabilità di risposta. Questa tesi esplora entrambi gli argomenti in due sezioni separate. Nella prima parte vengono studiate le problematiche legate alla raccolta sicura e affidabile di parametri clinici di monitoraggio tramite sensori intra-corpo che comunicano mediante ultrasuoni. E' stato ricreato un testbed in grado di emulare un ambiente ad altra concentrazione acquosa (come il corpo umano) cosi da realizzare una completa caratterizzazione del canale di comunicazione (risposta all'impulso). La seconda parte della tesi attenziona l'analisi di dati di trascrittomica per predire la risposta di trattamenti in malattie autoimmuni. A questo scopo un nuovo tool basato su reti viene presentato e i risultati di due studi clinici vengono analizzati e interpretati.