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Methylenetetrahydrofolate Reductase (MTHFR) deficiency, is avery rare congenital defect of folate metabolism, inherited in an autosomal recessive pattern included in newbornscreening (NBS) programs in Italy. It is caused by mutations in the MTHFRgene and is characterized by elevatedplasma homocysteine and borderline-low or normal methionine levels, causing severe neurological signs, recurrentapnoea, microcephaly and convulsions, generally during the neonatal period. An early treatment may prevent theclinical manifestations with a positive impact on patient’s health. We report a new case of MTHFRdeficiency, identified during NBS that showed hypomethioninemia 4.6 μmol/L (r.i.6-20). The second level-test revealed hyperhomocysteinemia (106.7 μM, r.i. 5-15). The whole sequencing of theMTHFRgene showed two missense mutation: c.176G>C (p.Trp59Ser), reported as disease causing and the novelc.1769T>G (p.Leu590Arg), classified as likely pathogenetic. The baby was immediately treated with vitamin B12,folate and betaine; after 12 months of follow-up he has no signs or symptoms of the disease. In conclusion, this case report highlights the importance of NBS for inborn errors of metabolism and genetic analysis,that can prevent the establishment of a serious disorder of folate metabolism.

Introduzione.L’acidemia metilmalonica (MMA) è una rara malattia autosomica recessiva del catabolismo dell’acido propionico dovuta a carenza totale o parziale dell’enzima metilmalonil-CoA mutasi (MUT) o a difetti di assorbimento o del metabolismo dei coenzimi derivanti dalla cobalamina. Si tratta di una malattia che può avere esiti mortali se il trattamento terapeutico non è iniziato immediatamente, per cui la diagnosi precoce è indispensabile. La diagnosi di malattie metaboliche ereditarie attraverso programmi di screening neonatale, rappresenta oggi uno degli strumenti più avanzati della pediatria preventiva (1) ma è ancora molto controverso quale sia l’intervallo di tempo più opportuno per la raccolta del campione. Scopo del lavoro e metodi.Noi qui riferiamo di due casi di MMA con due differenti mutazioni di tipo mut0, ovvero del tipo funzionalmente più invalidante, individuate nell’ambito di un programma di screening metabolico allargato effettuato mediante dosaggio di aminoacidi e acilcarnitine su driedblood spot o siero attraverso spettrometria di massa tandem (2). Risultati.Caso clinico 1: il primo paziente, apparentemente normale alla nascita, veniva ricoverato dopo 24 ore in terapia intensiva con imponente acidosi metabolica e chetosi. Lo screening, effettuato a 48 ore dalla nascita, mostrava un aumento significativo di C3 con un livello normale di C4DC; il dosaggio di acido metilmalonico su driedblood spot (DBS) portava alla diagnosi di MMA, confermata dal dosaggio degli acidi organici urinari. L’analisi molecolare rivelava che il paziente era omozigote per la mutazione di splicing c.1560+1g>t nell’esone 8 del gene MUT. L’analisi dell’RNA estratto da sangue periferico mostrava che la mutazione risultava nello skipping dell’esone 8 corrispondente alla delezione in frame p.S483_K520del nella proteina. La tempestiva diagnosi purtroppo non era sufficiente ad impedire l’exitus del paziente, avvenuto poco dopo le 48 ore di vita. Caso clinico 2: il secondo paziente nato in struttura che non eseguiva screening neonatale, era ricoverato a 5 giorni di vita in terapia intensiva neonatale (TIN) in seguito a grave disidratazione, ipotonia e progressiva letargia emersa dall’anamnesi a partire dalla seconda giornata. Il dosaggio di aminoacidi e acilcarnitinesu DBS è stato effettuatoin quinta giornata. Il profilo delle acilcarnitine e successivo secondtier test erano compatibili con una diagnosi di MMA, confermata dal dosaggio degli acidi organici urinari. L’analisi molecolare mostrava che la paziente era omozigote per la mutazione c.682C>T (p.R228X) sull’esone 3 del gene MUT. La paziente al momento è in terapia con prognosifavorevole. Conclusioni. I risultati di questo studio risollevanoilproblema del timing nello screening metabolicoallargato. Infatti, le lineeguidaitalianesuggerisconocheilcartoncino per lo screening siaeffettuatotra le 48 e le 72 ore dallanascita; tuttavia, la diagnosi di malattie come la MMA chepossonoavereesordio molto precocericeverebbeindubbibeneficidall’anticipazione del timing ad almeno 24 ore, come giàavviene in altripaesi, ad es. alcunistatidegli U.S.A. (Utah e Mississippi) (3) chesuccessivamenteeffettuano un secondo cartoncino in modo da evitarefalsinegativi. Inoltre, irisultatidelladiagnosimolecolaresottolineano la difficoltà di unacorrelazionegenotipo-fenotipo, dal momentochemutazioniapparentementemeno severe possonorisultare in unasintomatologiadrammatica molto piùprecoce ad esitoinfausto. Bibliografia 1- Scolamiero E. et al, MolBiosyst. 2015 Jun;11(6):1525-35. doi: 10.1039/c4mb00729h. 2- Catanzano F et al, J InheritMetabDis 2010;33:91–4. 3- http://www.rules.utah.gov/publicat/code/r398/r398-001.htm

Introduzione: Lo screening neonatale, esteso può avere implicazioni e benefici anche per le madri, permettendo di scoprire malattie non identificate nella vita pre-gestazionale. I principali markers primari di deficit materni sono alcuni aminoacidi ed acilcarnitine: alti livelli di fenilalanina e citrullina possono condurre ad una diagnosi di fenilchetonuria (mPKU) o citrullinemia (mCit), materna, rispettivamente, mentre le più frequenti condizioni materne individuate mediante l’analisi delle acilcarnitine sono la 3-metil-crotonilglicinuria e la 3-metilglutaconico aciduria (aumento di C5OH-carnitina), e la carenza di vitamina B12 (aumento di C3-carnitina). Il principale marker secondario di difetto materno è, invece, la carnitina che a livelli molto bassi può essere indicativa di un difetto primario di carnitina (carnitine uptake deficiency, CUD) (1). Scopo del lavoro e metodi: scopo di questo studio è stato valutare l’incidenza delle forme materne di disordini del metabolismo diagnosticati nel nostro laboratorio (anni 2007-2014) mediante dosaggio di aminoacidi e acilcarnitine su dried blood spot o siero effettuato mediante spettrometria di massa tandem (2). Risultati: nel corso del nostro programma di screening neonatale sono stati identificati 9 casi di alterazioni secondarie a deficit materni: 7 casi di carenza di vitamina B12 (0,015 %), 1 caso di CUD e 1 caso di PKU (0,039 %). I neonati di madri con carenza di B12 individuati dal nostro laboratorio mostravano allo screening elevati livelli di propionil-carnitina (C3) e di acido metilmalonico (MMA) sullo spot di sangue e, nel corso dei successivi tests di conferma, livelli significativi di MMA nelle urine e di omocisteina nel siero. La valutazione diagnostica delle madri evidenziava bassi livelli di vitamina B12 e alti livelli di omocisteina nel siero: di queste madri una soffriva di gastrite atrofica e una era vegana, le altre non dichiaravano condizioni particolari. Dopo due settimane di terapia con vitamina B12 gli analiti sono tornati nella norma nei neonati ma non nelle madri (3). Il dosaggio degli aminoacidi sierici eseguito come approfondimento diagnostico su una madre di due bambini nati con ritardo mentale e microcefalia ha evidenziato elevati livelli di Phe. Nonostante l’assenza di quadro clinico di PKU l’indagine molecolare nella madre ha confermato il sospetto di PKU. Il neonato della madre affetta da CUD mostrava allo screening ridotte concentrazioni di carnitina libera (3,18 micromol/L; v.n.: 11-51) e di diverse acilcarnitine confermate sul cartoncino del richiamo. Per approfondimento diagnostico è stato effettuato il dosaggio delle acilcarnitine sieriche della madre che ha mostrato una drastica riduzione della carnitina libera (1,4 micromoli/L; v.n.: 10-44) e delle acilcarnitine. Conclusioni: In conclusione i programmi di screening neonatale, rappresentano oggi non soltanto uno degli strumenti più avanzati della pediatria preventiva ma anche di diagnosi di forme materne di disordini del metabolismo. 1-la Marca G et al, J Inher Metab Dis 2008 31 (21): S395-S404 2- Catanzano F et al, J Inherit Metab Dis 2010;33:91–4. 3- Scolamiero et al,Clin Biochem. 2014.08.020. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2014.08.020 [Epub ahead of print]

Introduzione: La disponibilità di nuove tecnologie come la spettrometria di massa tandem ha contribuito enormemente al numero di errori congeniti del metabolismo che possono essere diagnosticati. Infatti, grazie ai programmi di screening metabolico esteso sin dalle prime ore di vita di un neonato, è possibile identificare malattie che possono in tal modo essere trattate precocemente, prima che sintomi clinici, spesso potenzialmente letali, si manifestino. Non esiste però un consenso universale sul pannello più opportuno di patologie da sottoporre a screening (1). Nella Regione Campania si effettua da alcuni anni un progetto pilota di screening neonatale allargato che coinvolge un numero limitato di centri nascita Scopo dello studio e metodi: In questo lavoro abbiamo confrontato l’incidenza, nel periodo 2007-2014, dei disordini metabolici diagnosticati mediante screening metabolico con quella dei disordini individuati nella popolazione dei pazienti per i quali è stato richiesto il dosaggio di aminoacidi e acilcarnitine sulla base di un sospetto clinico. Lo scopo era quello di valutare quanti dei pazienti nati nello stesso periodo in Campania e identificati dopo l’insorgenza dei sintomi clinici avrebbero potuto beneficiare di una diagnosi alla nascita. Risultati e conclusioni: Nel corso della nostra esperienza 26 su 45466 neonati (1:1749) sono stati i casi positivi identificati allo screening neonatale: 5 difetti di acil-CoA deidrogenasi a catena media (MCAD), 3 metilmalonico acidemia (MMA), 7 difetti di vitamina B12 secondari a carenza materna (2), 1 propionico acidemia (PA), 1 isovalerico acidemia, 1 beta-chetotiolasi (βKT), 1 difetto di isobutirril-CoA deidrogenasi, 1 difetto di acil-CoA deidrogenasi a catena corta/ramificata, 1 difetto di 3-metil-crotonil-CoA carbossilasi, 1 difetto di cistationina beta-sintetasi, 2 fenilchetonuria, 1 difetto di carnitina secondario a carenza materna, 1 formiminoglutammico aciduria. Una diagnosi (MCAD) ha consentito l’identificazione della patologia in un fratello asintomatico di 18 mesi che non era stato sottoposto allo screening. Ventisei diagnosi su 2545 (1:98) sono state invece eseguite nel nostro laboratorio su pazienti per i quali il dosaggio degli aminoacidi e delle acilcarnitine in spettrometria di massa tandem era stato richiesto su base clinica. Nell’ambito delle diagnosi post sintomatiche 14/26 sono state effettuate su pazienti nati dopo dell’inizio del progetto di screening metabolico allargato: 5 MMA, 1 PA, 1 βKT, 2 iperglicinemia non chetotica, 1 encefalopatia etilmalonica, 1 difetto di metilene-tetraidrofolato reduttasi, 2 difetti di 3-idrossi-acil-CoA deidrogenasi a catena lunga, 1 difetto di proteina trifunzionale mitocondriale. In conclusione, i dati ottenuti sottolineano la numerosità delle diagnosi effettuate in mancanza di screening, quando ormai il difetto metabolico si è tradotto in un danno d’organo, in uno stadio in cui il potenziale effetto della terapia è compromesso e ribadiscono l’importanza dello screening neonatale quale unico protocollo per la tempestiva diagnosi di malattie del metabolismo. 1- Watson MS. et al, Pediatrics 2006; 117: S296-307. 2- Scolamiero E. et al, Clin Biochem. 2014 doi: 10.1016/j.clinbiochem.2014.08.020 [Epub ahead of print]

Nowadays, a sustainable and smart city focuses on energy efficiency and the reduction of polluting emissions through smart mobility projects and initiatives to “sensitize” infrastructure. Smart parking is one of the building blocks of intelligent mobility, innovative mobility that aims to be flexible, integrated, and sustainable and consequently integrated into a Smart City. By using the Internet of Things (IoT) sensors located in the parking areas or the underground car parks in combination with a mobile application, which indicates to citizens the free places in the different areas of the city and guides them toward the chosen parking, it is possible to reduce air pollution and fluidifying noise traffic. In this article, we present and discuss an innovative Deep Learning-based ensemble technique in forecasting the parking space occupancy to reduce the search time for parking and to optimize the flow of cars in particularly congested areas, with an overall positive impact on traffic in urban centres. A genetic algorithm has also been used to optimize predictors parameters. The main goal is to design an intelligent IoT-based service that can predict, in the next few hours, the parking spaces occupancy of a street. The proposed approach has been assessed on a real IoT dataset composed by over than 15M of collected sensor records. Obtained results demonstrate that our method outperforms both single predictors and the widely used strategy of the mean providing inherently robust predictions.

Prematurity is the leading cause of neonatal deaths and high economic costs, it depends on numerous biological and social factors, and is highly prevalent in males. Several factors can affect the metabolome of premature infants. Accordingly, the aim of the present study was to analyze the role played by gestational age (GA), parenteral nutrition (PN), and caffeine treatment in sex-related differences of blood metabolome of premature neonates through a MS/MS-based targeted metabolomic approach for the detection of amino acids and acylcarnitines in dried blood spots. GA affected the blood metabolome of premature neonates: male and female very premature infants (VPI) diverged in amino acids but not in acylcarnitines, whereas the opposite was observed in moderate or late preterm infants (MLPI). Moreover, an important reduction of metabolites was observed in female VPI fed with PN, suggesting that PN might not satisfy an infant’s nutritional needs. Caffeine showed the highest significant impact on metabolite levels of male MLPI. This study proves the presence of a sex-dependent metabolome in premature infants, which is affected by GA and pharmacological treatment (e.g., caffeine). Furthermore, it describes an integrated relationship among several features of physiology and health.

Potential Celiac Patients (PCD) bear the Celiac Disease (CD) genetic predisposition, a significant production of antihuman transglutaminase antibodies, but no morphological changes in the small bowel mucosa. A minority of patients (17%) showed clinical symptoms and need a gluten free diet at time of diagnosis, while the majority progress over several years (up to a decade) without any clinical problem neither a progression of the small intestine mucosal damage even when they continued to assume gluten in their diet. Recently we developed a traditional multivariate approach to predict the natural history, on the base of the information at enrolment (time 0) by a discriminant analysis model. Still, the traditional multivariate model requires stringent assumptions that may not be answered in the clinical setting. Starting from a follow-up dataset available for PCD, we propose the application of Machine Learning (ML) methodologies to extend the analysis on available clinical data and to detect most influent features predicting the outcome. These features, collected at time of diagnosis, should be capable to classify patients who will develop duodenal atrophy from those who will remain potential. Four ML methods were adopted to select features predictive of the outcome; the feature selection procedure was indeed capable to reduce the number of overall features from 85 to 19. ML methodologies (Random Forests, Extremely Randomized Trees, and Boosted Trees, Logistic Regression) were adopted, obtaining high values of accuracy: all report an accuracy above 75%. The specificity score was always more than 75% also, with two of the considered methods over 98%, while the best performance of sensitivity was 60%. The best model, optimized Boosted Trees, was able to classify PCD starting from the selected 19 features with an accuracy of 0.80, sensitivity of 0.58 and specificity of 0.84. Finally, with this work, we are able to categorize PCD patients that can more likely develop overt CD using ML. ML techniques appear to be an innovative approach to predict the outcome of PCD, since they provide a step forward in the direction of precision medicine aimed to customize healthcare, medical therapies, decisions, and practices tailoring the clinical management of PCD children.

Background: Glycogen storage disease type I (GSDI) is an inborn error of carbohydrate metabolism caused by mutations of either the G6PC gene (GSDIa) or the SLC37A4 gene (GSDIb). GSDIa patients are at higher risk of developing insulin-resistance (IR). Mitochondrial dysfunction has been implicated in the development of IR. Mitochondrial dysfunction can demonstrate abnormalities in plama acylcarnitines (ACs) and urine organic acids (UOA). The aim of the study was to investigate the presence of mitochondrial impairment in GSDI patients and its possible connection with IR. Methods: Fourteen GSDIa, seven GSDIb patients, 28 and 14 age and sex-matched controls, were enrolled. Plasma ACs, UOA, and surrogate markers of IR (HOMA-IR, QUICKI, ISI, VAI) were measured. Results: GSDIa patients showed higher short-chain ACs and long-chain ACs levels and increased urinary excretion of lactate, pyruvate, 2-ketoglutarate, 3-methylglutaconate, adipate, suberate, aconitate, ethylmalonate, fumarate, malate, sebacate, 4-octenedioate, 3OH-suberate, and 3-methylglutarate than controls (p < 0.05). GSDIb patients showed higher C0 and C4 levels and increased urinary excretion of lactate, 3-methylglutarate and suberate than controls (p < 0.05). In GSDIa patients C18 levels correlated with insulin serum levels, HOMA-IR, QUICKI, and ISI; long-chain ACs levels correlated with cholesterol, triglycerides, ALT serum levels, and VAI. Discussion: Increased plasma ACs and abnormal UOA profile suggest mitochondrial impairment in GSDIa. Correlation data suggest a possible connection between mitochondrial impairment and IR. We hypothesized that mitochondrial overload might generate by-products potentially affecting the insulin signaling pathway, leading to IR. On the basis of the available data, the possible pathomechanism for IR in GSDIa is proposed.

Sex differences affect several diseases and are organ-and parameter-specific. In humans and animals, sex differences also influence the metabolism and homeostasis of amino acids and fatty acids, which are linked to the onset of diseases. Thus, the use of targeted metabolite profiles in tissues represents a powerful approach to examine the intermediary metabolism and evidence for any sex differences. To clarify the sex-specific activities of liver, heart and kidney tissues, we used targeted metabolomics, linear discriminant analysis (LDA), principal component analysis (PCA), cluster analysis and linear correlation models to evaluate sex and organ-specific differences in amino acids, free carnitine and acylcarnitine levels in male and female Sprague-Dawley rats. Several intra-sex differences affect tissues, indicating that metabolite profiles in rat hearts, livers and kidneys are organ-dependent. Amino acids and carnitine levels in rat hearts, livers and kidneys are affected by sex: male and female hearts show the greatest sexual dimorphism, both qualitatively and quantitatively. Finally, multivariate analysis confirmed the influence of sex on the metabolomics profiling. Our data demonstrate that the metabolomics approach together with a multivariate approach can capture the dynamics of physiological and pathological states, which are essential for explaining the basis of the sex differences observed in physiological and pathological conditions.

In the last years tandem mass spectrometry (MS/MS) has become a leading technology used for neonatal screening purposes. Newborn screening by MS/MS on dried blood spot samples (DBS) has one of its items in methionine levels: the knowledge of this parameter allows the identification of infant affected by homocystinuria (cystathionine β-synthase, CBS, deficiency) but can also lead, as side effect, to identify cases of methionine adenosyltransferase (MAT) type I/III deficiency.We started an expanded newborn screening for inborn errors of metabolism in Campania region in 2007. Here we report our ten years experience on expanded newborn screening in identifying patients affected by hypermethioninemia. During this period we screened approximately 77,000 infants and identified two cases: one case of classical homocystinuria and one patient affected by defect of MAT I/III. In this paper we describe these patients and their biochemical follow-up and review the literature concerning worldwide newborn screening reports on incidence of CBS and MAT deficiency. Keywords: Newborn screening, Hypermethioninemia, MAT I/III deficiency, CBS deficiency