Bioinformatico

Microscopi e provette non bastano più, oggi serve la muldisciplinarietà. La biologia non può fare a meno di nuove professioni che contribuiscono in modo importante al risultato. Fisici, ingegneri, matematici: c'è posto per tutti. Cominciamo approfondendo il ruolo degli informatici.

BioinformaticoIl matrimonio tra biologia e informatica è uno dei meglio riusciti degli ultimi anni, come dimostra il fatto che oggi in tutti i centri di ricerca di un certo livello è presente anche un dipartimento di bioinformatica e che esistono interi istituti dedicati allo sviluppo e all'applicazione di questa scienza ancora piuttosto giovane. "Dare una definizione precisa e univoca di cosa è la bioinformatica è molto difficile" spiega Lucilla Luzi, che da più di dieci anni lavora come bioinformatica presso il campus IFOM-IEO di Milano. "Gli ambiti in cui si utilizzano queste particolari tecniche informatiche sono sempre di più e possono essere anche molto diversi tra loro".

Semplificando al massimo, si può dire che si tratta di una scienza che applica le tecniche e le tecnologie informatiche al campo della biologia, per analizzare e descrivere sistemi biologici molto complessi, oppure per vagliare grandi quantità di dati in poco tempo.

Una professione in movimento

Che cosa fa durante la giornata lavorativa un bioinformatico? Non è semplice rispondere a questa domanda: ogni giorno nascono nuove applicazioni di questa scienza e chi se ne occupa deve continuamente aggiornarsi per restare al passo con i tempi, cercando di non rimanere indietro nonostante la tecnologia cambi a una velocità incredibile. "In origine il bioinformatico era una sorta di tecnico che si occupava quasi esclusivamente di gestire e organizzare l'immensa quantità di dati che i nuovi esperimenti di analisi del genoma o delle proteine producevano" racconta Lucilla Luzi. "Oggi il suo ruolo è completamente cambiato, e accanto a questa funzione originale ne sono emerse molte altre". Per esempio, chi si occupa di bioinformatica può dedicarsi allo studio della struttura delle proteine cellulari (sia in cellule sane sia in cellule cancerose), per cercare di determinarne la forma tridimensionale finale partendo dalla sequenza di amminoacidi che la compongono: ciò è possibile grazie a programmi capaci di fare "previsioni" piuttosto precise e basate su calcoli matematici molto complessi. Con le tecniche di bioinformatica si possono studiare le funzioni dei geni utilizzando speciali database nei quali sono raccolte tutte le informazioni disponibili su quel particolare frammento di DNA e sul suo ruolo nell'organismo. Oppure si può studiare l'evoluzione dei geni (un elemento sempre più importante nell'ambito dell'oncologia) creando veri e propri alberi evolutivi come si fa con le piante, gli animali e tutti gli altri esseri viventi.E la lista potrebbe proseguire ancora a lungo. "Ciò che deve essere chiaro" precisa Luzi "è che quella del bioinformatico è una figura che si evolve con l'evolversi di ambedue le tecniche: quelle biologiche in senso stretto e quelle legate al progresso dei computer".

Se la bioinformatica era nata per seguire le trasformazioni della biologia, come una specie di supporto per questa scienza (è infatti figlia dell'era dell'omica: genomica, proteomica e tutte quelle tecniche che analizzano enormi quantità di dati in un'unica volta), ora è cambiata e si sta delineando come una scienza a sé, che guadagna sempre più spazio all'interno dei laboratori.

Il dilemma tra due lauree

Per saperne di più

È impossibile pensare di spiegare nel dettaglio tutte le possibili applicazioni della bioinformatica in poche pagine. Per chi volesse approfondire l'argomento proponiamo alcuni link ai siti tra i più visitati da chi è del mestiere: si va da siti "deposito", dove vengono conservati dati che si possono consultare, a siti forum molto apprezzati dagli "affezionati", passando per i più importanti istituti di bioinformatica in Europa e negli Stati Uniti.

Tanto per cominciare si potrebbe dare un'occhiata al sito della BITS- società italiana di bioinformatica dove sono disponibili informazioni generali e suggerimenti per la formazione. Ecco però altre fonti interessanti:

Centri di ricerca e formazione in Italia:

Il sito del master di primo livello dell'Università Bicocca di Milano

E per i più curiosi...

UCSC Genome bioinformatics: insieme ai precedenti, è il sito più utilizzato per visualizzare i dati sul genoma di diversi organismi

Un forum molto seguito da chi ama particolarmente il Next Generation Sequencing

Importanti istituti di ricerca negli USA:

www.broadinstitute.org

e in Europa:

Bioinformatici si diventa, questo è certo, ma resta ancora da stabilire quale sia il percorso migliore da seguire per diventare esperti del settore. C'è chi crede che sia meglio partire da una base biologica - quindi una laurea in una delle discipline legate alle scienze della vita - per poi approfondire gli aspetti più tecnici e informatici. Altri invece pensano che il percorso migliore sia quello che parte da una formazione tecnico-informatica, per arrivare poi ad approfondimenti nel campo della biologia. "Queste sono le due vie dalle quali tradizionalmente arrivavano i bioinformatici di prima generazione come sono io" spiega Lucilla Luzi "Alcuni, come me, da biologi si sono convertiti all'informatica, mentre altri sono ingegneri, statistici o informatici che si sono poi specializzati nel settore medicobiologico. In entrambi i casi ci doveva essere un interesse di base in ambedue le scienze e poi l'esperienza sul campo faceva il resto".

Oggi i percorsi per diventare bioinformatico sono cambiati e vi sono alcuni dettagli che rendono più facile orientarsi. "Quando ho iniziato a interessarmi a questi argomenti, le possibilità di scelta in Italia per una persona con il mio background non erano molte e, almeno nel nostro Paese, spesso era il caso che ti portava a questa specializzazione" spiega Laura Riva, laurea in ingegneria biomedica e un percorso in bioinformatica partito quasi per caso che l'ha portata a lavorare per quattro anni al prestigioso MIT di Boston, negli Stati Uniti. "Chi si approccia oggi alla bioinformatica ha invece a disposizione tutti gli strumenti necessari per prepararsi al meglio: dai corsi di laurea specialistica, ai master e ai molti centri che si occupano di bioinformatica presso i quali svolgere la propria tesi e iniziare a mettere in pratica le nozioni imparate dietro ai banchi".

Quasi tutte le facoltà scientifiche delle principali università italiane prevedono corsi di bioinformatica e c'è anche la possibilità di iscriversi a dottorati su questi nuovi aspetti della biologia, come per esempio, quello in biologia computazionale inserito da un paio d'anni tra i corsi di dottorato della SEMM (Scuola europea di medicina molecolare) all'interno del campus IFOM-IEO di Milano, dove Laura Riva lavora dopo essere rientrata in Italia.

Parità tra le scienze e tanta collaborazione

La bioinformatica è una scienza di "pari opportunità" nel senso che al suo interno biologia e informatica (e statistica, matematica eccetera) hanno la stessa importanza.

Non si può pensare che una delle due scienze sia superiore all'altra" conferma Luzi. "Ogni bioinformatico che si rispetti deve possedere sia nozioni informatiche, sia competenze nelle scienze della vita, anche se poi, a seconda dei progetti di ricerca nei quali sarà coinvolto, si orienterà più in un senso o nell'altro". La bioinformatica è anche la scienza della collaborazione e della condivisione. Biologo, bioinformatico e informatico puro lavorano a stretto contatto per poter ottenere i risultati migliori. "In questo modo ci si stimola a vicenda" dice Riva. "Si mettono insieme punti di vista anche molto differenti e si trovano soluzioni e spunti ai quali il singolo magari non penserebbe". E la collaborazione e la condivisione tipiche di questa nuova scienza si sentono anche su scala mondiale. "La comunità scientifica internazionale mette a disposizione i dati grezzi ottenuti nei singoli esperimenti" spiega Luzi.

"È una ricchezza enorme, che permette di unire, analizzare e confrontare una quantità di dati impossibili da raccogliere in un singolo centro di ricerca, in progetti che gli esperti chiamano metanalisi". Si pensi per esempio a un esperimento che studia l'espressione dei geni in un tumore raro: ogni istituto di ricerca che si appresta a iniziare un simile lavoro potrà raccogliere solo pochi campioni da analizzare, proprio a causa della rarità della malattia, ma i ricercatori possono utilizzare anche i dati prodotti da altri centri nel resto del mondo "semplicemente" interrogando le banche dati nelle quali queste informazioni vengono immagazzinate. Ovviamente si tratta di operazioni che possono essere svolte solo da un esperto capace di scegliere e "lavorare" i dati in modo corretto applicando i programmi giusti e le tecniche di statistica più sofisticate.

"Il computer può oggi simulare il funzionamento di sistemi biologici complessi e facilitare molto il lavoro del ricercatore. Possiamo persino prevedere se una certa terapia funzionerà o meno in alcuni tumori sulla base della sua capacità teorica di interferire col meccanismo che stiamo simulando" conclude Riva. "Certo, non si può saltare completamente la fase di sperimentazione in vivo, ma si parte decisamente avvantaggiati".

L'ITALIA GUARDA AL MONDO

Come si colloca l'Italia nel panorama bioinformatico mondiale? "Il nostro Paese è leggermente indietro rispetto agli altri, Stati Uniti in testa" spiega Laura Riva che all'estero ha lavorato per ben quattro anni. "Oggi però la sensibilità è cambiata anche qui da noi". Pur lentamente, infatti, gli istituti di ricerca e le università italiane stanno cominciando a comprendere l'importanza della bioinformatica nella biologia moderna: nascono così dipartimenti specializzati all'interno dei centri più all'avanguardia e corsi di laurea e master per formare nuovi esperti del settore. "Un'esperienza all'estero resta comunque da consigliare - in bioinformatica come in qualunque altro ramo della ricerca - poiché permette di crescere molto dal punto di vista sia professionale sia personale e di conoscere altri punti di vista e altri tipi di approcci ai problemi"conclude Luzi.

FAMMI SPAZIO

Oggi con un singolo esperimento si arrivano a produrre quantità enormi di dati, impensabili per la biologia tradizionale fatta di provette ed esperimenti al bancone. "Ogni esperimento di sequenziamento di nuova generazione, con il quale studiamo una parte specifica del DNA (i cosiddetti esoni, nei quali sono contenute le informazioni per la costruzione delle proteine), produce anche 600 GB di dati" spiega Lucilla Luzi, bioinformatica presso il campus IFOM-IEO di Milano. "È quindi facile immaginare che uno dei problemi più grossi sia trovare lo spazio necessario per immagazzinarli tutti e poterli lavorare". Ecco allora che intervengono professionisti esperti, che si occupano di hardware e software appositi. "Sono persone fondamentali per qualunque bioinformatico, poiché forniscono le infrastrutture senza le quali noi non potremmo lavorare" continua Luzi. Una sorta di capomastro, che costruisce e allestisce gli spazi dove andranno a "vivere" i dati prodotti negli esperimenti della nuova biologia.

COME SI DIVENTA… BIOINFORMATICO

Come appare chiaro anche leggendo le testimonianze di chi già lo fa di lavoro, bioinformatico si può diventare attraverso lauree molto diverse: quella in informatica ma anche quella in biologia e in ingegneria biomedica. Alcune università hanno invece istituito una laurea magistrale apposita (trovate l'elenco completo nella sezione "education" del sito della Società italiana di bioinformatica - bioinformatics.it). Altri percorsi possibili, anch'essi elencati sul sito, sono: il conseguimento di un master di specializzazione o di un dottorato di ricerca; la partecipazione a scuole di formazione professionale che rilasciano attestati (per chi ha già una delle lauree richieste).

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