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Notiziario Marketpress di
Martedì 15 Ottobre 2013 |
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OLTRE LA GENETICA: SCOPRIRE RETI BIOLOGICHE PER NUOVE TERAPIE
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Bruxelles,
15 ottobre 2013 - I nostri geni
definiscono noi e tutti gli altri organismi viventi. Contengono informazioni
essenziali per costruire e mantenere le cellule dell´organismo e passare tratti
genetici alla prole - tutto, dal colore degli occhi e dei capelli alla
predisposizione o la resistenza alla malattia.
I geni
non sono però l´unica fonte di informazioni biologiche: proteine, reti metaboliche
e reti di interazione tra geni e proteine, per citarne solo alcune, contengono
potenzialmente tante informazioni. Insieme, questi dati potrebbero portare a
importanti progressi nella ricerca biomedica e a nuove cure per la malattia.
Il
progetto Bionet ("Network topology complements genome as a source of
biological information"), finanziato dall´Ue, usa la teoria dei grafi, una
branca della matematica, per costruire modelli delle interazioni delle reti
biologiche e sviluppare algoritmi avanzati per analizzare questi dati
complessi.
Prendiamo
per esempio il lievito di birra. Una singola cellula contiene circa 6.000 proteine
e approssimativamente 50.000 interazioni tra di esse. Le informazioni genetiche
sono importanti perché contengono il cianotipo della cellula, ma queste
interazioni tra proteine che formano la rete sono altrettanto importanti perché
specificano come funziona la cellula.
"Proprio
come costruiamo le abitazioni in modo diverso rispetto alle scuole o ai centri
commerciali, la selezione naturale ha "selezionato" la struttura
delle reti biologiche per svolgere al meglio una funzione biologica,"
spiega la dott.Ssa Nataša Prulj
dell´Imperial College di Londra nel Regno Unito, che ha ricevuto una
sovvenzione Starting Grant del Consiglio europeo della ricerca (Cer) del valore
di 1,6 milioni di euro per lavorare al progetto Bionet.
La
dott.Ssa Prulj e i suoi colleghi stanno usando matematica avanzata, calcolo
parallelo e tecniche di data mining per scoprire le informazioni sepolte nella
struttura delle reti di interazione genetica, le reti metaboliche, le reti
strutturali delle proteine e le reti funzionali del cervello, tra le altre
cose.
È una
sfida enorme che comporta set di dati vasti e complessi, problemi
computazionali che richiedono quantità enormi di tempo per l´analisi al
computer. Il team si sta basando su competenze e tecnologie di diversi campi,
come la matematica, il calcolo parallelo, il calcolo scientifico e il data
mining, nonché la biologia e la medicina.
"Decifrare
queste grandi reti non è facile perché comporta molti problemi non trattabili
dal punto di vista computazionale", dice la dott.Ssa Prulj. "Queste
reti biologiche sono molto grandi, contengono per esempio tutte le proteine e
le loro interazioni conosciute in una cellula, e noi estraiamo informazioni da
un tipo diverso di dati biologici, la topologia delle reti biologiche. È
importante perché nessuna fonte singola di dati biologici è in grado di
spiegare completamente i processi biologici e dobbiamo estrarre informazioni da
ognuna di esse prima di poterle associare per avere il quadro completo dei
sistemi biologici complessi".
Il
vantaggio è potenzialmente enorme però. Capire come funzionano le reti
biologiche e le loro interazioni all´interno e tra di esse potrebbe, tra le
altre cose, portare a cure rivoluzionarie per una grande varietà di malattie.
In
questo senso il team di Bionet sta collaborando con il prof. Charles Coombes
della Facoltà di medicina dell´Imperial College di Londra, il prof. Djordje
Radak dell´Istituto di malattie cardiovascolari dell´Università di Belgrado, in
Serbia, e il prof. Anand Ganesan del Dipartimento di dermatologia
dell´Università della California, Irvine, negli Stati Uniti, per studiare i
processi biologici coinvolti nel cancro alla pelle, nel cancro al seno e nelle
malattie cardiovascolari.
"Lavoriamo
con medici e ricercatori per sfruttare le informazioni nascoste nella topologia
della rete scoperta dalle nostre nuove tecniche computazionali", dice la
dott.Ssa Prulj.
Per
esempio, dalla topologia della rete di interazione umana proteina-proteina, il
team ha identificato tramite il calcolo nuove proteine coinvolte nella
produzione di melanina e ha ottenuto conferme biologiche dei propri risultati.
È
particolarmente significativo per la ricerca sul cancro alla pelle, perché
alcune di queste nuove proteine potrebbero essere potenziali obiettivi per
nuovi farmaci in grado di contribuire alla cura di questa complessa malattia.
Allo
stesso modo, i ricercatori di Bionet hanno identificato anche proteine
coinvolte nella comparsa e l´avanzamento di molte altre malattie complesse,
come altri tipi di cancro e problemi cardiovascolari.
L´impatto
di Bionet però non si limita alla ricerca biologica e biomedica. Le tecniche di
calcolo sviluppate dal team per trovare dati di rete potrebbero essere
applicate anche in molti altri campi, dall´economia e la demografia alla
risposta ai disastri.
La
dott.Ssa Prulj osserva, per esempio, che il team ha lavorato anche con
economisti per applicare le tecniche di calcolo alla rete commerciale mondiale
per ricercare le cause delle crisi economiche e scoprire potenziali processi di
recupero.
Il
progetto Bionet dovrebbe completarsi a dicembre 2016.
Per
maggiori informazioni, visitare:
Bionet
http://www.Doc.ic.ac.uk/~natasha/erc-project.html
Scheda
informativa del progetto
http://cordis.Europa.eu/projects/rcn/101088_it.html
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