A method for the generation of conditional gene repair mutations in mice

Conditional gene repair mutations in the mouse can assist in cell lineage analyses and provide a valuable complement to conditional gene inactivation strategies. We present a method for the generation of conditional gene repair mutations that employs a loxP-flanked (floxed) selectable marker and transcriptional/translational stop cassette (neostop) located within the first intron of a target gene. In the absence of Cre recombinase, expression of the targeted allele is suppressed generating a null allele, while in the presence of Cre, excision of neostop restores expression to wild-type levels. To test this strategy, we have generated a conditional gene repair allele of the mouse Huntington’s disease gene homolog (Hdh). Insertion of neostop within the Hdh intron 1 generated a null allele and mice homozygous for this allele resembled nullizygous Hdh mutants and died after embryonic day 8.5. In the presence of a cre transgene expressed ubiquitously early in development, excision of neostop restored Hdh expression and rescued the early embryonic lethality. A simple modification of this strategy that permits the generation of conventional gene knockout, conditional gene knockout and conditional gene repair alleles using one targeting construct is discussed.

Computational method to reduce the search space for directed protein evolution

We introduce a computational method to optimize the in vitro evolution of proteins. Simulating evolution with a simple model that statistically describes the fitness landscape, we find that beneficial mutations tend to occur at amino acid positions that are tolerant to substitutions, in the limit of small libraries and low mutation rates. We transform this observation into a design strategy by applying mean-field theory to a structure-based computational model to calculate each residue's structural tolerance. Thermostabilizing and activity-increasing mutations accumulated during the experimental directed evolution of subtilisin E and T4 lysozyme are strongly directed to sites identified by using this computational approach. This method can be used to predict positions where mutations are likely to lead to improvement of specific protein properties.

Complementation of an Escherichia coli adhE mutant by the Entamoeba histolytica EhADH2 gene provides a method for the identification of new antiamebic drugs.

The pathogenic protozoan parasite Entamoeba histolytica, the cause of amebic dysentery and amebic liver abscess, is an obligate anaerobe, and derives energy from the fermentation of glucose to ethanol with pyruvate and acetyl coenzyme A as intermediates. We have isolated EhADH2, a key enzyme in this pathway, that is a NAD+- and Fe2+-dependent bifunctional enzyme with acetaldehyde dehydrogenase and alcohol dehydrogenase activities. EhADH2 is the only known eukaryotic member of a newly defined family of prokaryotic multifunctional enzymes, which includes the Escherichia coli AdhE enzyme, an enzyme required for anaerobic growth of E. coli. Because of the critical role of EhADH2 in the amebic fermentation pathway and the lack of known eukaryotic homologues of the EhADH2 enzyme, EhADH2 represents a potential target for antiamebic chemotherapy. However, screening of compounds for antiamebic activity is hampered by the cost of large scale growth of Ent. histolytica, and difficulties in quantitating drug efficacy in vitro. To approach this problem, we expressed the EhADH2 gene in a mutant strain of E. coli carrying a deletion of the adhE gene. Expression of EhADH2 restored the ability of the mutant E. coli strain to grow under anaerobic conditions. By screening compounds for the ability to inhibit the anaerobic growth of the E. coli/EhADH2 strain, we have developed a rapid assay for identifying compounds with anti-EhADH2 activity. Using bacteria to bypass the need for parasite culture in the initial screening process for anti-parasitic agents could greatly simplify and reduce the cost of identifying new therapeutic agents effective against parasitic diseases.

Suppression subtractive hybridization: a method for generating differentially regulated or tissue-specific cDNA probes and libraries.

A new and highly effective method, termed suppression subtractive hybridization (SSH), has been developed for the generation of subtracted cDNA libraries. It is based primarily on a recently described technique called suppression PCR and combines normalization and subtraction in a single procedure. The normalization step equalizes the abundance of cDNAs within the target population and the subtraction step excludes the common sequences between the target and driver populations. In a model system, the SSH technique enriched for rare sequences over 1,000-fold in one round of subtractive hybridization. We demonstrate its usefulness by generating a testis-specific cDNA library and by using the subtracted cDNA mixture as a hybridization probe to identify homologous sequences in a human Y chromosome cosmid library. The human DNA inserts in the isolated cosmids were further confirmed to be expressed in a testis-specific manner. These results suggest that the SSH technique is applicable to many molecular genetic and positional cloning studies for the identification of disease, developmental, tissue-specific, or other differentially expressed genes.

Sequence scanning: A method for rapid sequence acquisition from large-fragment DNA clones.

A strategy of "sequence scanning" is proposed for rapid acquisition of sequence from clones such as bacteriophage P1 clones, cosmids, or yeast artificial chromosomes. The approach makes use of a special vector, called LambdaScan, that reliably yields subclones with inserts in the size range 8-12 kb. A number of subclones, typically 96 or 192, are chosen at random, and the ends of the inserts are sequenced using vector-specific primers. Then long-range spectrum PCR is used to order and orient the clones. This combination of shotgun and directed sequencing results in a high-resolution physical map suitable for the identification of coding regions or for comparison of sequence organization among genomes. Computer simulations indicate that, for a target clone of 100 kb, the scanning of 192 subclones with sequencing reads as short as 350 bp results in an approximate ratio of 1:2:1 of regions of double-stranded sequence, single-stranded sequence, and gaps. Longer sequencing reads tip the ratio strongly toward increased double-stranded sequence.

A mean field model of ligand-protein interactions: implications for the structural assessment of human immunodeficiency virus type 1 protease complexes and receptor-specific binding.

We propose a general mean field model of ligand-protein interactions to determine the thermodynamic equilibrium of a system at finite temperature. The method is employed in structural assessments of two human immuno-deficiency virus type 1 protease complexes where the gross effects of protein flexibility are incorporated by utilizing a data base of crystal structures. Analysis of the energy spectra for these complexes has revealed that structural and thermo-dynamic aspects of molecular recognition can be rationalized on the basis of the extent of frustration in the binding energy landscape. In particular, the relationship between receptor-specific binding of these ligands to human immunodeficiency virus type 1 protease and a minimal frustration principle is analyzed.

Direct detection and isolation of restriction landmark genomic scanning (RLGS) spot DNA markers tightly linked to a specific trait by using the RLGS spot-bombing method.

We have developed a technique for isolating DNA markers tightly linked to a target region that is based on RLGS, named RLGS spot-bombing (RLGS-SB). RLGS-SB allows us to scan the genome of higher organisms quickly and efficiently to identify loci that are linked to either a target region or gene of interest. The method was initially tested by analyzing a C57BL/6-GusS mouse congenic strain. We identified 33 variant markers out of 10,565 total loci in a 4.2-centimorgan (cM) interval surrounding the Gus locus in 4 days of laboratory work. The validity of RLGS-SB to find DNA markers linked to a target locus was also tested on pooled DNA from segregating backcross progeny by analyzing the spot intensity of already mapped RLGS loci. Finally, we used RLGS-SB to identify DNA markers closely linked to the mouse reeler (rl) locus on chromosome 5 by phenotypic pooling. A total of 31 RLGS loci were identified and mapped to the target region after screening 8856 loci. These 31 loci were mapped within 11.7 cM surrounding rl. The average density of RLGS loci located in the rl region was 0.38 cM. Three loci were closely linked to rl showing a recombination frequency of 0/340, which is < 1 cM from rl. Thus, RLGS-SB provides an efficient and rapid method for the detection and isolation of polymorphic DNA markers linked to a trait or gene of interest.

Innovative analytical strategies for the development of sensor devices and mass spectrometry methods

Il lavoro presentato in questa tesi di Dottorato è incentrato sullo sviluppo di strategie analitiche innovative basate sulla sensoristica e su tecniche di spettrometria di massa in ambito biologico e della sicurezza alimentare. Il primo capitolo tratta lo studio di aspetti metodologici ed applicativi di procedure sensoristiche per l’identificazione e la determinazione di biomarkers associati alla malattia celiaca. In tale ambito, sono stati sviluppati due immunosensori, uno a trasduzione piezoelettrica e uno a trasduzione amperometrica, per la rivelazione di anticorpi anti-transglutaminasi tissutale associati a questa malattia. L’innovazione di questi dispositivi riguarda l’immobilizzazione dell’enzima tTG nella conformazione aperta (Open-tTG), che è stato dimostrato essere quella principalmente coinvolta nella patogenesi. Sulla base dei risultati ottenuti, entrambi i sistemi sviluppati si sono dimostrati una valida alternativa ai test di screening attualmente in uso per la diagnosi della celiachia. Rimanendo sempre nel contesto della malattia celiaca, ulteriore ricerca oggetto di questa tesi di Dottorato, ha riguardato lo sviluppo di metodi affidabili per il controllo di prodotti “gluten-free”. Il secondo capitolo tratta lo sviluppo di un metodo di spettrometria di massa e di un immunosensore competitivo per la rivelazione di prolammine in alimenti “gluten-free”. E’ stato sviluppato un metodo LC-ESI-MS/MS basato su un’analisi target con modalità di acquisizione del segnale selected reaction monitoring per l’identificazione di glutine in diversi cereali potenzialmente tossici per i celiaci. Inoltre ci si è focalizzati su un immunosensore competitivo per la rivelazione di gliadina, come metodo di screening rapido di farine. Entrambi i sistemi sono stati ottimizzati impiegando miscele di farina di riso addizionata di gliadina, avenine, ordeine e secaline nel caso del sistema LC-MS/MS e con sola gliadina nel caso del sensore. Infine i sistemi analitici sono stati validati analizzando sia materie prime (farine) che alimenti (biscotti, pasta, pane, etc.). L’approccio sviluppato in spettrometria di massa apre la strada alla possibilità di sviluppare un test di screening multiplo per la valutazione della sicurezza di prodotti dichiarati “gluten-free”, mentre ulteriori studi dovranno essere svolti per ricercare condizioni di estrazione compatibili con l’immunosaggio competitivo, per ora applicabile solo all’analisi di farine estratte con etanolo. Terzo capitolo di questa tesi riguarda lo sviluppo di nuovi metodi per la rivelazione di HPV, Chlamydia e Gonorrhoeae in fluidi biologici. Si è scelto un substrato costituito da strips di carta in quanto possono costituire una valida piattaforma di rivelazione, offrendo vantaggi grazie al basso costo, alla possibilità di generare dispositivi portatili e di poter visualizzare il risultato visivamente senza la necessità di strumentazioni. La metodologia sviluppata è molto semplice, non prevede l’uso di strumentazione complessa e si basa sull’uso della isothermal rolling-circle amplification per l’amplificazione del target. Inoltre, di fondamentale importanza, è l’utilizzo di nanoparticelle colorate che, essendo state funzionalizzate con una sequenza di DNA complementare al target amplificato derivante dalla RCA, ne permettono la rivelazione a occhio nudo mediante l’uso di filtri di carta. Queste strips sono state testate su campioni reali permettendo una discriminazione tra campioni positivi e negativi in tempi rapidi (10-15 minuti), aprendo una nuova via verso nuovi test altamente competitivi con quelli attualmente sul mercato.

Investigation on Heart Rate Variability (HRV) and psycho-social-affective adjustment in Italian women with ovarian cancer

INTRODUZIONE: L’integrazione mente-corpo applicata ad un ambito patologico predominante in questi tempi, come il cancro, è il nucleo di questa tesi. Il background teorico entro cui è inserita, è quello della Psiconeuroendocrinoimmunologia (Bottaccioli, 1995) e Psico-Oncologia. Sono state identificate, nella letteratura scientifica, le connessioni tra stati psicologici (mente) e condizioni fisiologiche (corpo). Le variabili emerse come potenzialmente protettive in pazienti che si trovano ad affrontare il cancro sono: il supporto sociale, l’immagine corporea, il coping e la Qualità della Vita, insieme all’indice fisiologico Heart Rate Variability (HRV; Shaffer & Venner, 2013). Il potenziale meccanismo della connessione tra queste variabili potrebbe essere spiegato dall’azione del Nervo Vago, come esposto nella Teoria Polivagale di Stephen Porges (2007; 2009). OBIETTIVI: Gli obiettivi principali di questo studio sono: 1. Valutare l’adattamento psicologico alla patologia in termini di supporto sociale percepito, immagine corporea, coping prevalente e qualità della vita in donne con cancro ovarico; 2. Valutare i valori di base HRV in queste donne; 3. Osservare se livelli più elevati di HRV sono associati ad un migliore adattamento psicologico alla patologia; 4. Osservare se una peggiore percezione dell’immagine corporea e l’utilizzo di strategie di coping disadattive sono associate ad una Qualità della Vita più scarsa. METODO: 38 donne affette da cancro ovarico, al momento della valutazione libere da patologia, sono state reclutate presso la clinica oncologica del reparto di Ginecologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma, Italia. Ad ogni partecipante è stato chiesto di compilare una batteria di test composta da: MSPSS, per la valutazione del supporto sociale percepito; DAS-59, per la valutazione dell’immagine corporea; MAC, per la valutazione delle strategie di coping prevalenti utilizzate verso il cancro; EORTC-QLQ30, per la valutazione della Qualità della Vita. Per ogni partecipante è stato registrato HRV di base utilizzando lo strumento emWave (HeartMath). RISULTATI PRINCIPALI: Rispondendo agli obiettivi 1 e 2, in queste donne si è rilevato una alto tasso di supporto sociale percepito, in particolare ricevuto dalla persona di riferimento. L’area rivelatasi più critica nel supporto sociale è quella degli amici. Per quanto riguarda l’immagine corporea, la porzione di campione dai 30 ai 61 anni, ha delle preoccupazioni globali legate all’immagine corporea paragonabili ai dati provenienti dalla popolazione generale con preoccupazioni riguardo l’aspetto corporeo. Invece, nella porzione di campione dai 61 anni in su, il pattern di disagio verso l’aspetto fisico sembra decisamente peggiorare. Inoltre, in questo campione, si è rilevato un disagio globale verso l’immagine corporea significativamente più alto rispetto ai valori normativi presenti in letteratura riferiti a donne con cancro al seno con o senza mastectomia (rispettivamente t(94)= -4.78; p<0.000001; t(110)= -6.81;p<0.000001). La strategia di coping più utilizzata da queste donne è lo spirito combattivo, seguito dal fatalismo. Questo campione riporta, inoltre, una Qualità della Vita complessivamente soddisfacente, con un buon livello di funzionamento sociale. L’area di funzionalità più critica risulta essere il funzionamento emotivo. Considerando i sintomi prevalenti, i più riferiti sono affaticamento, disturbi del sonno e dolore. Per definire, invece, il pattern HRV, sono stati confrontati i dati del campione con quelli presenti in letteratura, riguardanti donne con cancro ovarico. Il campione valutato in questo studio, ha un HRV SDNN (Me=28.2ms) significativamente più alto dell’altro gruppo. Tuttavia, confrontando il valore medio di questo campione con i dati normativi sulla popolazione sana (Me=50ms), i nostri valori risultano drasticamente più bassi. In ultimo, donne che hanno ricevuto diagnosi di cancro ovarico in età fertile, sembrano avere maggiore HRV, migliore funzionamento emotivo e minore sintomatologia rispetto alle donne che hanno ricevuto diagnosi non in età fertile. Focalizzando l’attenzione sulla ricerca di relazioni significative tra le variabili in esame (obiettivo 3 e 4) sono state trovate numerose correlazioni significative tra: l’età e HRV, supporto percepito , Qualità della Vita; Qualità della Vita e immagine corporea, supporto sociale, strategie di coping; strategie di coping e immagine corporea, supporto sociale; immagine corporea e supporto sociale; HRV e supporto sociale, Qualità della Vita. Per verificare la possibile connessione causale tra le variabili considerate, sono state applicate regressioni lineari semplici e multiple per verificare la bontà del modello teorico. Si è rilevato che HRV è significativamente positivamente influenzata dal supporto percepito dalla figura di riferimento, dal funzionamento di ruolo, dall’immagine corporea totale. Invece risulta negativamente influenzata dal supporto percepito dagli amici e dall’uso di strategie di coping evitanti . La qualità della vita è positivamente influenzata da: l’immagine corporea globale e l’utilizzo del fatalismo come strategia di coping prevalente. Il funzionamento emotivo è influenzato dal supporto percepito dalla figura di riferimento e dal fatalismo. DISCUSSIONI E CONCLUSIONI: Il campione Italiano valutato, sembra essere a metà strada nell’adattamento dello stato psicologico e dell’equilibrio neurovegetativo al cancro. Sicuramente queste donne vivono una vita accettabile, in quanto sopravvissute al cancro, ma sembra anche che portino con sé preoccupazioni e difficoltà, in particolare legate all’accettazione della loro condizione di sopravvissute. Infatti, il migliore adattamento si riscontra nelle donne che hanno avuto peggiori condizioni in partenza: stadio del cancro avanzato, più giovani, con diagnosi ricevuta in età fertile. Pertanto, è possibile suggerire che queste condizioni critiche forzino queste donne ad affrontare apertamente il cancro e la loro situazione di sopravvissute al cancro, portandole ad “andare avanti” piuttosto che “tornare indietro”. Facendo riferimento alle connessioni tra variabili psicologiche e fisiologiche in queste donne, si è evidenziato che HRV è influenzata dalla presenza di figure significative ma, in particolare, è presumibile che sia influenzata da un’appropriata condivisione emotiva con queste figure. Si è anche evidenziato che poter continuare ad essere efficaci nel proprio contesto personale si riflette in un maggiore HRV, probabilmente in quanto permette di preservare il senso di sé, riducendo in questo modo lo stress derivante dall’esperienza cancro. Pertanto, HRV in queste donne risulta associato con un migliore adattamento psicologico. Inoltre, si è evidenziato che in queste donne la Qualità della Vita è profondamente influenzata dalla percezione dell’immagine corporea. Si tratta di un aspetto innovativo che è stato rilevato in questo campione e che, invece, nei precedenti studi non è stato indagato. In ultimo, la strategia di coping fatalismo sembra essere protettiva e sembra facilitare il processo di accettazione del cancro. Si spera sinceramente che le ricerche future possano superare i limiti del presente studio, come la scarsa numerosità e l’uso di strumenti di valutazione che, per alcuni aspetti come la scala Evitamento nel MAC, non centrano totalmente il target di indagine. Le traiettorie future di questo studio sono: aumentare il numero di osservazioni, reclutando donne in diversi centri specialistici in diverse zone d’Italia; utilizzare strumenti più specifici per valutare i costrutti in esame; valutare se un intervento di supporto centrato sul miglioramento di HRV (come HRV Biofeedback) può avere una ricaduta positiva sull’adattamento emotivo e la Qualità della Vita.

Critical behavior of the dilute antiferromagnet in a magnetic field

We study the critical behavior of the diluted antiferromagnet in a field with the tethered Monte Carlo formalism. We compute the critical exponents (including the elusive hyperscaling violations exponent θ). Our results provide a comprehensive description of the phase transition and clarify the inconsistencies between previous experimental and theoretical work. To do so, our method addresses the usual problems of numerical work (large tunneling barriers and self-averaging violations).

Aladdin's Magic Lamp: Developing Methods for Calibration and Geolocation Accuracy Assessment of the DMSP OLS

Nighttime satellite imagery from the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) Operational Linescan System (OLS) has a unique capability to observe nocturnal light emissions from sources including cities, wild fires, and gas flares. Data from the DMSP OLS is used in a wide range of studies including mapping urban areas, estimating informal economies, and estimating urban populations. Given the extensive and increasing list of applications a repeatable method for assessing geolocation accuracy, performing inter-calibration, and defining the minimum detectable brightness would be beneficial. An array of portable lights was designed and taken to multiple field sites known to have no other light sources. The lights were operated during nighttime overpasses by the DMSP OLS and observed in the imagery. A first estimate of the minimum detectable brightness is presented based on the field experiments conducted. An assessment of the geolocation accuracy was performed by measuring the distance between the GPS measured location of the lights and the observed location in the imagery. A systematic shift was observed and the mean distance was measured at 2.9km. A method for in situ radiance calibration of the DMSP OLS using a ground based light source as an active target is presented. The wattage of light used by the active target strongly correlates with the signal measured by the DMSP OLS. This approach can be used to enhance our ability to make inter-temporal and inter-satellite comparisons of DMSP OLS imagery. Exploring the possibility of establishing a permanent active target for the calibration of nocturnal imaging systems is recommended. The methods used to assess the minimum detectable brightness, assess the geolocation accuracy, and build inter-calibration models lay the ground work for assessing the energy expended on light emitted into the sky at night. An estimate of the total energy consumed to light the night sky globally is presented.

Nanopartículas superparamagnéticas encapsuladas com polímeros para tratamento de câncer por hipertermia

O câncer é uma das maiores causas de mortalidade no Brasil e no mundo, com potencial de crescimento nas próximas décadas. Um tipo de tratamento promissor é a hipertermia magnética, procedimento no qual as células tumorais morrem pelo efeito do calor gerado por partículas magnéticas após a aplicação de campo magnético alternado em frequências adequadas. Tais partículas também são capazes de atuar como agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética, um poderoso método de diagnóstico para identificação de células neoplásicas, formando a combinação conhecida como theranostics (terapia e diagnóstico). Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de óxido de ferro por método de coprecipitação com posterior encapsulação por técnica de nano spray drying, visando sua aplicação no tratamento de câncer por hipertermia e como agente de contraste para imageamento por ressonância magnética. Para a encapsulação foram utilizadas matrizes poliméricas de Maltodextrina com Polissorbato 80, Pluronic F68, Eudragit® S100 e PCL com Pluronic F68, escolhidos com o intuito de formar partículas que dispersem bem em meio aquoso e que consigam atingir alvo tumoral após administração no corpo do paciente. Parâmetros de secagem pelo equipamento Nano Spray Dryer, como temperatura, solvente e concentração de reagentes, foram avaliados. As partículas formadas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Análise Termogravimétrica, Espalhamento de Luz Dinâmico, Espectroscopia de Infravermelho, magnetismo quanto a magnetização de saturação e temperatura, citotoxicidade e potencial de aquecimento. Tais procedimentos indicaram que o método de coprecipitação produziu nanopartículas de magnetita de tamanho em torno 20 nm, superparamagnéticas a temperatura ambiente, sem potencial citotóxico. A técnica de nano spray drying foi eficiente para a formação de partículas com tamanho em torno de 1 μm, também superparamagnéticas, biocompatíveis e com propriedades magnéticas adequadas e para aplicações pretendidas. Destaca-se a amostra com Pluronic, OF-10/15-1P, que apresentou magnetização de saturação de 68,7 emu/g e interação específica com células tumorais.

The effect of the geomagnetic field on cosmic ray energy estimates and large scale anisotropy searches on data from the Pierre Auger Observatory

We present a comprehensive study of the influence of the geomagnetic field on the energy estimation of extensive air showers with a zenith angle smaller than 60 degrees, detected at the Pierre Auger Observatory. the geomagnetic field induces an azimuthal modulation of the estimated energy of cosmic rays up to the similar to 2% level at large zenith angles. We present a method to account for this modulation of the reconstructed energy. We analyse the effect of the modulation on large scale anisotropy searches in the arrival direction distributions of cosmic rays. At a given energy, the geomagnetic effect is shown to induce a pseudo-dipolar pattern at the percent level in the declination distribution that needs to be accounted for.

Image processing for safety assessment in Civil Engineering

Behaviour analysis of construction safety systems is of fundamental importance to avoid accidental injuries. Traditionally, measurements of dynamic actions in Civil Engineering have been done through accelerometers, but high-speed cameras and image processing techniques can play an important role in this area. Here, we propose using morphological image filtering and Hough transform on high-speed video sequence as tools for dynamic measurements on that field. The presented method is applied to obtain the trajectory and acceleration of a cylindrical ballast falling from a building and trapped by a thread net. Results show that safety recommendations given in construction codes can be potentially dangerous for workers.

Optimizing the number of stations in arrays measurements: experimental outcomes for different array geometries and the f-k method

Array measurements have become a valuable tool for site response characterization in a non-invasive way. The array design, i.e. size, geometry and number of stations, has a great influence in the quality of the obtained results. From the previous parameters, the number of available stations uses to be the main limitation for the field experiments, because of the economical and logistical constraints that it involves. Sometimes, from the initially planned array layout, carefully designed before the fieldwork campaign, one or more stations do not work properly, modifying the prearranged geometry. Whereas other times, there is not possible to set up the desired array layout, because of the lack of stations. Therefore, for a planned array layout, the number of operative stations and their arrangement in the array become a crucial point in the acquisition stage and subsequently in the dispersion curve estimation. In this paper we carry out an experimental work to analyze which is the minimum number of stations that would provide reliable dispersion curves for three prearranged array configurations (triangular, circular with central station and polygonal geometries). For the optimization study, we analyze together the theoretical array responses and the experimental dispersion curves obtained through the f-k method. In the case of the f-k method, we compare the dispersion curves obtained for the original or prearranged arrays with the ones obtained for the modified arrays, i.e. the dispersion curves obtained when a certain number of stations n is removed, each time, from the original layout of X geophones. The comparison is evaluated by means of a misfit function, which helps us to determine how constrained are the studied geometries by stations removing and which station or combination of stations affect more to the array capability when they are not available. All this information might be crucial to improve future array designs, determining when it is possible to optimize the number of arranged stations without losing the reliability of the obtained results.