Centro Ricerche Oncologiche Mercogliano - CROM > Systems Bio-Medicine

Nell’ambito di un approccio olistico della “malattia cancro”, condotto dal Gruppo di Lavoro della LR2, il Laboratorio di Biologia Computazionale - Drug Design - Systems BioMedicine persegue l’obiettivo di organizzare le conoscenze prodotte nel Centro di Ricerca e ottimizzare gli algoritmi al fine di rendere tali dati accessibili e soprattutto fruibili da tutti. E’ noto che ormai nei laboratori di ricerca si produce una mole enorme di dati di cui il più delle volte si ignora il significato o la possibile ricaduta. Il compito della Biologia Computazionale è quello di prendere tali dati, elaborarli per fornire modelli statistici validi per l'interpretazione degli stessi dati, produrre algoritmi, signature, profili caratteristici di uno stato patologico. In questo modo questa disciplina cerca di supplire alla lacuna derivata dalla mancata interpretazione dei dati fornendo ai risultati tipici della biochimica, biologia e immunologia molecolare e delle scienze omiche un corredo di strumenti analitici e numerici. Vengono così coinvolte, oltre alla biochimica ed alla chimica, anche l’informatica, la matematica applicata, la statistica, e le nozioni di intelligenza artificiale. La Biologia Computazionale cerca di esplicitare con maggior chiarezza e precisione i reali e più vasti contenuti scientifici e disciplinari del connubio tra informatica e biologia nel XXI secolo.
Più recentemente si è imposta la Systems Biology ovvero la simulazione di sistemi biologici che ha come scopo di modellarne il comportamento, oltre che esclusivamente la loro struttura come avviene nell'approccio riduttivo tipico della bioinformatica statica. Di qui alla Systems BioMedicine (SBM) che analizza i “problemi medici” utilizzando l’approccio ai sistemi. La SBM valutando sistemi complessi, come l’organismo umano insieme ai risultati che derivano dalla sua analisi, cerca di venire incontro alla esigenze del Clinico di comprendere cosa accade per trarne indicazioni consequenziali utili alla cura. A differenza della Systems Biology che mira a modellare reti di interazioni (con l'obiettivo di creare un modello globale di calcolo della cellula), principalmente a livello intra-cellulare, la Biomedicina dei Sistemi sottolinea il multilivello, la natura gerarchica dei modelli (molecola, organulo, cellula, tessuto, organo, individuale/genotipo, fattore ambientale, popolazione, ecosistema), scoprendo e selezionando i fattori chiave ad ogni livello e la loro integrazione in modelli che rivelano il globale, il comportamento emergente del biologico processo in esame.
Il Laboratorio di Biologia Computazionale - Drug Design - Systems BioMedicine del CROM, attivato nel 2008 sulla base di un’esperienza pluriennale, è collocato al III piano del Centro e dispone di un’esauriente strumentazione hardware (2 workstation Quadcore, con schede di calcolo avanzato integrate (256 GPU); 1 workstation Quadcore; 2 Server Dual Core; 2 Silicon Graphics Unix e 12 postazioni PC); inoltre il Laboratorio è dotato di software specialistico per simulazioni molecolari, gestione di dati e database e l’analisi interattomica oltre a disporre di software originale.
Esso svolge attività di formazione di dottorandi nell’ambito del Corso di Dottorato in Biologia Computazionale attivo presso il Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Patologia Generale della Seconda Università degli Studi di Napoli.
In particolare, il Laboratorio utilizza un approccio integrato per lo studio di sistemi complessi e la comprensione dei  processi  funzionali e patologici nei differenti sistemi (modelli in vitro and in vivo). Si occupa pertanto dell’analisi di dati provenienti dalle discipline tradizionali e dalle scienze omiche quali genomica, trascrittomica, miRnomica, proteomica, citochinomica e metabolomica e della loro integrazione insieme anche ai dati clinici.
Inoltre, esso si occupa anche di studi relativi alla relazione sequenza/struttura/funzione di proteine globulari e disordinate usando metodi computazionali per il modellamento molecolare, per la dinamica molecolare in differenti sistemi biologici quali acqua e membrane lipidiche, per il design di peptidi e molecole organiche e per il docking molecolare finalizzato allo studio dei complessi proteina-proteina, proteina-peptide e proteina-DNA.

Il laboratorio ha sviluppato nel corso di questi anni due database:

• CytokineDB è un database annotato che colleziona informazioni biologiche che riguardano la famiglia delle citochine umane. Esso viene periodicamente aggiornato con sempre nuove e recenti informazioni. In particolare le citochine sono suddivise in 12 sottofamiglie e sono descritte come molecole multifattoriali che giocano un'importante attività biologica nella difesa contro patogeni, nell'omeostasi, nel riparo di tessuti e nei processi infiammatori cronici che portano al cancro. Leggi l'articolo scientifico nel quale sono riportati i dettagli.

• CytReD colleziona informazioni relative ai recettori delle citochine che riguardano sia la loro attività biologica, sia i dati genici e proteici sia le patologie nelle quali essi con i loro ligandi sono implicati. Tutti i dati riportati in questa banca dati possono essere usati da ricercatori o da medici e clinici che sono interessati ad identificare quali citochine riportate in letteratura sono importanti in una data patologia e cancro e possono essere usate per fini diagnostici o prognostici.  Leggi l'articolo scientifico nel quale sono riportati i dettagli.