Scoprire i segreti delle cellule: un sogno da bioinformatici
28.12.2007
DREAM è il nome di un progetto scientifico internazionale che ha lo scopo di migliorare i metodi per lo studio delle interazioni fra le molecole all'interno delle cellule. Un importante obiettivo della moderna biologia è comprendere ciò che accade nella cellula, a livello delle sue componenti molecolari: come influisce l'attività di un gene su un altro gene? Che influenza ha un gene sull'attività di una proteina? In che modo una proteina regola la velocità di una reazione tra altre proteine? E non solo. I ricercatori cercano anche di osservare come si comportano i vari "attori" cellulari al cambiare delle condizioni esterne, per riuscire a identificare il ruolo di ciascuno.
E' necessario immaginare l'interno della cellula come un piccolissimo spazio, denso di molecole di diverso tipo (DNA, RNA, proteine, zuccheri, solo per fare qualche esempio) che danno luogo a continue reazioni chimiche. Solo così è possibile realizzare quanto sia difficile osservare, misurare e valutare la vita a questo livello. I metodi usati per queste complesse analisi sono di tipo matematico: gli scienziati partono dai dati ottenuti in laboratorio da esperimenti sulle cellule e, utilizzando modelli matematici, ricostruiscono una probabile rete di interazioni. Gli strumenti del mestiere sono sofisticati software che girano su potenti elaboratori.
Gli ideatori del progetto DREAM devono aver pensato che, vista la complessità del problema, fosse il caso di stimolare lo spirito di competizione dei ricercatori e hanno così organizzato una gara, articolata in 5 grandi sfide e 16 sottocategorie, a cui nel 2007 hanno partecipato 35 gruppi da ogni parte del mondo. I concorrenti erano chiamati a ricostruire una possibile rete di interazione fra geni, o fra proteine, a partire dai dati messi a disposizione dagli organizzatori. Chi è riuscito a fornire la risposta che più si avvicinava alla rete reale, si è aggiudicato la vittoria.
Uno dei concorrenti proviene dal Parco tecnologico della Sardegna: il gruppo RAGNO del Laboratorio di bioinformatica del CRS4. Alberto de la Fuente, coordinatore del team, racconta che è stato stimolante gareggiare con avversari provenienti da ogni parte del mondo e da diverse aree di competenza scientifica: RAGNO è arrivato primo in sei sottocategorie, e ha avuto un buon piazzamento in altre. "La ricostruzione delle complesse reti di interazioni fra i geni - spiega de la Fuente - è un passo cruciale per la comprensione del funzionamento delle nostre cellule. Partecipando alla competizione abbiamo potuto anche dimostrare che il lavoro del ricercatore non è noioso come spesso si crede, ma può essere divertente e la sfida può favorire la collaborazione tra scienziati per raggiungere più facilmente un obbiettivo comune".
Per la competizione il gruppo RAGNO ha utilizzato nuovi e innovativi strumenti di analisi, basati su metodi originali realizzati, oltre che dal coordinatore de la Fuente, da Giorgio Fotia, Fabio Maggio e Wieslawa Mentzen del Laboratorio di Bioinformatica, Alan Scheinine del CRS4 e Angela Baralla, studentessa del master in "Computational and systems biology" del Centro Microsoft Research e Università di Trento e tirocinante presso il Laboratorio di Bioinformatica sotto la supervisione di Alberto de la Fuente. Solo un altro team italiano ha partecipato alla competizione: il gruppo di ricerca del TIGEM capeggiato da Diego di Bernardo.
Il gruppo RAGNO
L'attività di ricerca del gruppo RAGNO (Reverse-engineering and Analysis of Genome-scale NetwOrks) è concentrata sullo sviluppo di: algoritmi per l'inferenza di reti geniche integrando dati di espressione genica con dati di genotipizzazione, di reti metaboliche e di interazione tra proteine, a partire da dati di metabolomica e di proteomica; metodologie per l'analisi strutturale e dinamica di reti biologiche di grandi dimensioni utilizzando un approccio sistemico.
L'obiettivo di questi studi è quello di elucidare i principi organizzativi ed evolutivi che governano le proprietà fondamentali degli esseri viventi, e attraverso lo studio delle reti di regolazione arrivare alla comprensione di caratteri fenotipici macroscopici quali suscettibilità e resistenza alle malattie.
Giuliana Brunetti
CRS4
Link utili
Progetto DREAM
Gruppo RAGNO
E' necessario immaginare l'interno della cellula come un piccolissimo spazio, denso di molecole di diverso tipo (DNA, RNA, proteine, zuccheri, solo per fare qualche esempio) che danno luogo a continue reazioni chimiche. Solo così è possibile realizzare quanto sia difficile osservare, misurare e valutare la vita a questo livello. I metodi usati per queste complesse analisi sono di tipo matematico: gli scienziati partono dai dati ottenuti in laboratorio da esperimenti sulle cellule e, utilizzando modelli matematici, ricostruiscono una probabile rete di interazioni. Gli strumenti del mestiere sono sofisticati software che girano su potenti elaboratori.
Gli ideatori del progetto DREAM devono aver pensato che, vista la complessità del problema, fosse il caso di stimolare lo spirito di competizione dei ricercatori e hanno così organizzato una gara, articolata in 5 grandi sfide e 16 sottocategorie, a cui nel 2007 hanno partecipato 35 gruppi da ogni parte del mondo. I concorrenti erano chiamati a ricostruire una possibile rete di interazione fra geni, o fra proteine, a partire dai dati messi a disposizione dagli organizzatori. Chi è riuscito a fornire la risposta che più si avvicinava alla rete reale, si è aggiudicato la vittoria.
Uno dei concorrenti proviene dal Parco tecnologico della Sardegna: il gruppo RAGNO del Laboratorio di bioinformatica del CRS4. Alberto de la Fuente, coordinatore del team, racconta che è stato stimolante gareggiare con avversari provenienti da ogni parte del mondo e da diverse aree di competenza scientifica: RAGNO è arrivato primo in sei sottocategorie, e ha avuto un buon piazzamento in altre. "La ricostruzione delle complesse reti di interazioni fra i geni - spiega de la Fuente - è un passo cruciale per la comprensione del funzionamento delle nostre cellule. Partecipando alla competizione abbiamo potuto anche dimostrare che il lavoro del ricercatore non è noioso come spesso si crede, ma può essere divertente e la sfida può favorire la collaborazione tra scienziati per raggiungere più facilmente un obbiettivo comune".
Per la competizione il gruppo RAGNO ha utilizzato nuovi e innovativi strumenti di analisi, basati su metodi originali realizzati, oltre che dal coordinatore de la Fuente, da Giorgio Fotia, Fabio Maggio e Wieslawa Mentzen del Laboratorio di Bioinformatica, Alan Scheinine del CRS4 e Angela Baralla, studentessa del master in "Computational and systems biology" del Centro Microsoft Research e Università di Trento e tirocinante presso il Laboratorio di Bioinformatica sotto la supervisione di Alberto de la Fuente. Solo un altro team italiano ha partecipato alla competizione: il gruppo di ricerca del TIGEM capeggiato da Diego di Bernardo.
Il gruppo RAGNO
L'attività di ricerca del gruppo RAGNO (Reverse-engineering and Analysis of Genome-scale NetwOrks) è concentrata sullo sviluppo di: algoritmi per l'inferenza di reti geniche integrando dati di espressione genica con dati di genotipizzazione, di reti metaboliche e di interazione tra proteine, a partire da dati di metabolomica e di proteomica; metodologie per l'analisi strutturale e dinamica di reti biologiche di grandi dimensioni utilizzando un approccio sistemico.
L'obiettivo di questi studi è quello di elucidare i principi organizzativi ed evolutivi che governano le proprietà fondamentali degli esseri viventi, e attraverso lo studio delle reti di regolazione arrivare alla comprensione di caratteri fenotipici macroscopici quali suscettibilità e resistenza alle malattie.
Giuliana Brunetti
CRS4
Link utili
Progetto DREAM
Gruppo RAGNO
