Descrizione della commessa "Modellizzazione quantitativa di sistemi biologici complessi (SV.P18.002)"

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  • Descrizione della commessa "Modellizzazione quantitativa di sistemi biologici complessi (SV.P18.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Il lavoro svolto in questa commessa puo' fornire sostanziali contributi ai seguenti bisogni individuali e collettivi - Ottimizzazione di tecniche di vaccinazione contro i tumori - Ottimizzazione di protocolli clinici per la terapia antiretrovirale per HIV - Ottimizzazione di interventi clinici per disturbi cardiovascolari (literal)
Strumentazione
  • Risorse di calcolo (literal)
Tematiche di ricerca
  • La commessa si articola in diverse attivita'. Queste adottano un diverso livello di descrizione (molecolare, intracellulare, cellulare) a seconda del sistema biologico che si intende studiare. La scelta di tali livelli di descrizione dipende sia dalla disponibilia' di osservazioni sperimentali che da una certa convenienza nell'uso del metodo matematico scelto per rappresentare il sistema. E' importante notare che esiste una naturale corrispondenza tra la conoscenza e le competenze sviluppate dai gruppi di ricercatori per le diverse attivita'. Per sottolineare la capacita' di fare ricerca interdisciplinare e' importante dire che tutte le attivita' dei ricercatori dell'IAC sono supportate da una collaborazione con biologi sperimentali o medici clinici e che tutte le attivita' iniziano la propria indagine da dati sperimentali. La commessa si articola nelle seguenti attivita'. (1) La risposta immunitaria in relazione a patologie virali e tumorali; (2) Dinamica molecolare intracellulare; (3) Comunicazione e interazione in sistemi biologici microscopici; (4) Dinamica di farmaci in arterie e nel tessuto biologico. (literal)
Competenze
  • Simulazione numerica; immunologia; biologia; analisi di dati di espressione; proteomica; genomica; modellistica matematica; statistica; calcolo (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Il lavoro svolto all'interno di questa commessa ha un grosso potenziale applicativo per i seguenti processi produttivi: - Progettazione di software per industrie farmaceutiche per *) sistema immunitario *) protein-protein interaction networks *) trasporto di farmaci nel sangue *) linguaggi formali per su processi mobili definire reti metaboliche e di interazioni molecolari e cellulari (literal)
Obiettivi
  • In relazione alle attivita' sopra elencate, si intende: 1) Affinare i modelli di simulazione per l'AIDS ed i tumori. Sviluppare metodi del controllo ottimo per l'allocazione ottimale delle sessioni immunoterapeutiche. Effettuare una analisi statistico-matematica della viremia in pazienti siero-positivi sottoposti a terapia antivirale con abilita' predittive del suo fallimento. 2) Perfezionare la simulazione di protein-protein interaction networks per comprendere meglio la capacita' della cellula di creare strutture funzionali organizzate; analizzare modelli di reazioni autocatalitiche per studiare la trasduzione di segnali intracellulari come onda di attivazione o come semplice diffusione. 3) Sviluppare un linguaggio logico di supporto alla modellizzazione di sistemi metabolici in presenza di conoscenza incompleta che sia di aiuto a rappresentare e simulare le complesse interazioni molecolari intracellulari. 4) Sviluppare modelli per il trasporto di farmaci nel sangue e rilascio da parte di materiali microstrutturati e modelli per la cinetica di un soluto disciolto nel sangue e assorbito da organi bersaglio per valutarne l'eventuale effetto retroattivo su altri organi. (literal)
Stato dell'arte
  • La ricerca in biologia matematica vive un periodo di grande sviluppo a livello mondiale. Cio' e' permesso dalla congiunzione di due fattori: 1) la grande disponibilita' di dati ottenuti mediante strumenti di misura computerizzati (ivi inclusi i metodi derivanti dalla genomica); 2) l'enorme capacita' di calcolo dei calcolatori moderni. Questi due fattori hanno creato le condizioni ideali per un rapido sviluppo della biologia matematica o computazionale. Le ricadute pratiche che ci si aspetta da questa area di ricerca sono enormi e coinvolgono tutti quegli aspetti legati alla comprensione dei fenomeni biologici in senso lato, alla salute, alla bio-tecnologia, all'ambiente, etc. (literal)
Tecniche di indagine
  • Simulazione, analisi numerica, modellistica differenziale, matematica discreta (literal)
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