/ /_2_/_5_/_7_/_0_/_0_/_0_/ ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO

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1 MODULO 1 MODULISTICA MODULO 1 - Dati generali TITOLO DEL PROGETTO Rete Nazionale di Bioinformatica Oncologica COSTO COMPLESSIVO DEL PROGETTO FINANZIAMENTO RICHIESTO AD ACC/ISS RISORSE PROPRIE COFINANZIAMENTI : /_2_/_2_/_4_/_7_/_1_/_7_/_4_/ / /_7_/_2_/_0_/_4_/_9_/_4_/ /_1_/_2_/_6_/_9_/_6_/_8_/_0_/ / /_2_/_5_/_7_/_0_/_0_/_0_/ (SPECIFICARE ENTE EROGATORE, DATA INIZIO DISPONIBILITÀ FONDI E RELATIVO IMPORTO) MIUR /_0/_1/_0/_9/_0/_5/ / / /_6/_0/_0/_0/_0/ ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO PRRITT REGIONE EMILIA ROMAGNA /_3/_0/_0/_6/_0/_5/ / /_1/_5/_0/_0/_0/_0/ ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO TELETHON /_0/_1/_1/_0/_0/_6/ / / /_2/_0/_0/_0/_0/ ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO AIRC /_0/_1/_0/_1/_0/_4/ / / /_2/_7/_0/_0/_0/ ENTE EROGATORE GG MM AA IMPORTO DURATA (in mesi, massimo 36) : /_3_/_6_/ I

2 MODULO 1 COORDINATORI DEL PROGETTO: nominativo:_paolo Romano struttura di appartenenza : _IST funzione: _Dirigente I^ Livello indirizzo: _S.C. Bioinformatica e Proteomica Strutturale, IST, Largo R. Benzi 10, Genova, Italy N. tel:_ N. fax: indirizzo paolo.romano@istge.it nominativo: _Marco Crescenzi struttura di appartenenza : _ISS funzione: :_Primo Ricercatore indirizzo : _Viale Regina Elena, Roma N. tel: _ N. fax: _ indirizzo marco.crescenzi@iss.it ELENCO DELLE UNITÀ OPERATIVE COINVOLTE: Istituzione, Città (Responsabile Scientifico) U.O. 1: IST, Genova (ing. Paolo ROMANO) U.O. 2: IEO, Milano (dott.ssa Francesca CICCARELLI) U.O. 3: INT, Milano (dott. Adriano DECARLI ) U.O. 4: IRE, Roma (dott.ssa Giulia PIAGGIO) U.O. 5: CRO, Aviano (PD) (dott. Valter GATTEI) U.O. 6: IOB, Bari (dot.ssa Stefania TOMMASI) U.O. 7: IOR, Bologna (dott. Luca SANGIORGI) U.O. 8: ICH, Milano (prof. Massimo LOCATI) U.O. 9: HSR, Milano (dott. Giovanni LAVORGNA) U.O. 10: ISA, Avellino (dott. Angelo FACCHIANO) U.O. 11: IDI, Roma (dott. Giandomenico RUSSO) U.O. 12: ISS, Roma (dott. Paolo ROAZZI) Nominativo del rappresentante legale Dott. Gianfranco CIAPPINA Dott. Carlo CIANI Prof. Stefano ZURRIDA Dott. Marino NONIS Dott. Giovanni DEL BEN Dott. Angelo Domenico COLASANTO Dott. Giovanni BALDI Dott. Ivan COLOMBO Dott. Renato BOTTI Prof. Antonio MALORNI Dott. Eugenio LUCHETTI Dott. Enrico GARACI Il finanziamento relativo al coordinamento dovrà essere assegnato all IST, che provvederà anche alle esigenze del coordinatore afferente all ISS. Il finanziamento delle attività delle singole Unità Operative partecipanti al progetto dovrà essere assgnato a ciascuna di esse secondo quanto riportato nei rispettivi moduli di unità. Si ritiene che questa scelta sia particolarmente importante per rendere autonome e responsabilizzare le unità operative. II

3 MODULO 2 - DESCRIZIONE DEL PROGETTO BASE DI PARTENZA E MOTIVAZIONI MODULO 2 L esigenza di allestire una rete di bioinformatica per gli Istituti che fanno parte di Alleanza contro il Cancro nasce dalla constatazione che la ricerca biomedica dipenderà sempre più dall'analisi delle informazioni disponibili e, quindi, dalla consapevolezza che la bioinformatica diventerà nei prossimi anni il più importante strumento di supporto all analisi disponibile per i ricercatori. Già ora, la genomica e la proteomica dipendono fortemente dall analisi automatica delle informazioni per svolgere le ormai classiche elaborazioni di analisi di sequenza, predizione di domini genomici attivi, di struttura, analisi funzionale dell espressione genica, etc... In prospettiva, altri ambiti di ricerca, quali l analisi della variabilità genetica e delle mutazioni e l analisi del metaboloma, produrranno grandi quantità di dati che potranno essere analizzati esclusivamente in-silico. A titolo d esempio, si considerino alcuni numeri: le banche dati di sequenze nucleotidiche hanno incrementato la propria dimensione del 40% in media negli ultimi tre anni, una delle principali banche dati di esperimenti di microarray, ArrayExpress, ha duplicato la propria dimensione in ciascuno degli ultimi due anni, la lista dei siti SRS pubblici comprende un elenco di più di 1,300 distinti database, il supplemento annuale di Nucleic Acids Research dedicato alle banche dati di biologia molecolare ha elencato nel 2006 più di 680 database. Le ovvie problematiche di analisi dati in-silico che derivano da questa ingente mole di informazioni sono ulteriormente complicate dalla distribuzione dei dati sulla rete Internet e dalla eterogeneità dei sistemi informativi. A questa eterogeneità corrispondono diversi software di gestione dati, diversi formati, diverse sintassi e, a volte, diverse semantiche. In questa situazione, anche la gestione dei dati e l integrazione delle informazioni derivate da diverse sorgenti informative, compiti attualmente svolti dai ricercatori, diventano esse stesse motivazioni sufficienti per un supporto bioinformatico infrastrutturale. A fianco di queste attività, legate prevalentemente alla ricerca, si sta affermando anche un settore di interesse traslazionale e clinico, la Bioinformatica Clinica. Appare infatti chiaro come sia sempre più necessario integrare le informazioni cliniche dei pazienti oncologici con informazioni genomiche per orientare la pratica diagnostica e terapeutica alla medicina personalizzata. In tale contesto, la pianificazione di studi e l analisi statistica di dati integrati di tipo clinico e omico, per la valutazione del contributo diagnostico e prognostico di tecnologie molecolari avanzate, si giova della cooperazione fra ricercatori informatici e statistici biomedici. Gli IRCCS oncologici non hanno sinora sviluppato competenze, risorse ed esperienze bioinformatiche adeguate a questo contesto, salvo limitati casi. Al contrario, molti Istituti oncologici europei, quali il DKFZ di Heidelberg e il CNIO di Madrid, nonché l NCI negli Stati Uniti, hanno da tempo investito cospicue risorse, attivato importanti gruppi di lavoro, e iniziano a ottenere i primi risultati significativi. Il Servizio di Bioinformatica del CNIO è uno dei più importanti nodi dell Istituto Nazionale di Bioinformatica spagnolo (INB), mentre al DKFZ sono presenti sia l aspetto di ricerca (Divisione di Bioinformatica Teorica), che quello di servizio (Unità di Bioinformatica nella Divisione di Biofisica Moleculare). Il Center for Bioinformatics dell NCI (NCICB), creato nel 2001, ha attualmente uno staff di 50 persone, tra informatici, biologi e medici. Gli obiettivi dell NCICB sono quelli di sviluppare e fornire strumenti che, prevedendo la condivisione delle informazioni tra ricerca e clinica ( bench-to-bedside-andback ), consentano di aumentare l efficienza della ricerca e di facilitare la ricerca traslazionale. Le informazioni gestite riguardano larga parte del dominio oncologico: biologia cellulare e molecolare, genomica, istopatologia, farmacologia e clinical trials. Questi dati sono integrati con sorgenti esterne e forniscono un corpo omogeneo per le applicazioni sviluppate. L NCICB sviluppa e mette a disposizione infrastrutture informatiche critiche per la creazione di nuovi database e software. Gli Istituti di Alleanza contro il Cancro devono quindi elevare le competenze in questo settore strategico a un livello adeguato alle esigenze dei prossimi anni. La peculiarità di ACC, una federazione di Istituti autonomi e paritetici, nessuno dei quali avrebbe la massa critica necessaria, fa sì che una rete di coordinamento e cooperazione sia la struttura più idonea a consentire un efficace confronto tra bioinformatici, biologi e medici, un effettivo trasferimento di competenze tra Istituti, la valorizzazione delle competenze e dei risultati dell attività bioinformatica svolta e la progettualità necessaria per risolvere efficacemente i problemi che si presenteranno nei prossimi anni. La relativa novità, per gli Istituti ACC, della tematica impone lo svolgimento di uno studio di fattibilità che, nel corso del primo anno di progetto, consenta di definire precisamente le aree scientifiche di ricerca e cliniche di interesse per la rete, avendo cura di coinvolgere il maggior numero possibile di IRCCS oncologici e altri istituti di ricerca interessati. PRECEDENTI AGGREGAZIONI REALIZZATE Non esistono precedenti collaborazioni organiche tra Istituti di ACC sulla bioinformatica. Alcuni ricercatori partecipano attivamente alle attività della Società Italiana di Bioinformatica (BITS) e dell International Society for Computational Biology (ISCB) e ovviamente hanno sviluppato collaborazioni sporadiche o mirate ad aspetti specifici. Sono invece molto frequenti le collaborazioni su base locale o per specifici interessi di ricerca (si veda anche il contributo di ciascuna unità operativa). A Genova è attivo un gruppo di collaborazione sulla Genomica Funzionale (GeGenomics), che III

4 raggruppa praticamente tutti i ricercatori genovesi, biologi, ingegneri, informatici, matematici, fisici e medici, che condividono l'interesse nella genomica e più in generale nella biologia in-silico. L accento è posto sul lavoro interdisciplinare per lo sviluppo di mezzi di analisi di dati complessi. Il gruppo gestisce un corso di "Biology for Dummies" e organizza incontri mirati per la stesura di progetti di genomica ("pre-project peering"). L ISA di Napoli ha collaborazioni in studi oncologici con ricercatori dell ISS, dell IRCCS-IDI, dell Istituto Pascale e della Seconda Università di Napoli, nonché una avviata attività di confronto e collaborazione con altri centri di ricerca campani. A Bologna, nell ambito del progetto GebbaLab, sviluppato da Istituti Ortopedici Rizzoli, CINECA e Università di Ferrara, sono attive collaborazioni con gli istituti di Candiolo, S. Giovanni Rotondo, e con l IDI. A Milano sono attive altre strette collaborazioni su base locale nell ambito del Campus IFOM-IEO. Il CRO di Aviano ha una collaborazione con l INFN e il Dipartimento di Fisica delll Università di Bologna, l ITC-IRST di Trento e il Dipartimento di Bioinformatica del Centro de Investigación Principe Felipe di Valencia (vedi contributo relativo). Quattro partner del progetto, IST, ISA, IDI e CINECA, hanno recentemente partecipato al progetto FIRB Identificazione e analisi funzionale delle alterazioni molecolari e geniche che caratterizzano i tumori della mammella ormono-responsivi, sviluppando in particolare la collaborazione sull analisi bioinformatica dei dati da microarray. Alcuni partner del progetto hanno collaborazioni con il CILEA e il CINECA rispettivamente nell ambito del Laboratorio Interdisciplinare di Tecnologie Bioinformatiche (LITBIO, ) e del Laboratorio Internazionale di Bioinformatica (LIBi, ). La Rete Nazionale di Bioinformatica Oncologica che nasce ora potrà avvalersi quindi di queste precedenti collaborazioni e i partner potranno portare competenze che vanno al di là di quelle strettamente disponibili al proprio interno. OBIETTIVO PRINCIPALE ED EVENTUALI OBIETTIVI SECONDARI DEL PROGETTO L obiettivo principale della Rete Nazionale di Bioinformatica Oncologica è la creazione di un efficace coordinamento delle attività bioinformatiche degli Istituti partecipanti ad Alleanza contro il Cancro al fine di integrare ed elevare le attuali competenze e poter quindi ottimizzare e innovare le attività di ricerca e cliniche in oncologia basate sull analisi in-silico e sull automazione delle procedure e dei processi, nonché di partecipare a progetti di livello internazionale e, più in generale, competere ai massimi livelli della ricerca in questo settore. Gli obiettivi secondari del progetto fanno riferimento ad aspetti relativi ad attività di supporto alla ricerca e alla clinica, alla formazione del personale, alla collaborazione interistituzionale e all identificazione e definizione di nuovi progetti di ricerca di base e traslazionale. Si ritiene in particolare di poter identificare i seguenti obiettivi concreti: a) Promozione dell'uso di strumenti bioinformatici e dello sviluppo degli stessi, tramite le tecnologie informatiche e telematiche più innovative con l obiettivo di migliorare l efficienza e la qualità dell analisi in-silico b) Coordinamento delle attività di ricerca e sviluppo su tematiche specifiche di ricerca e cliniche che possano portare all ideazione di nuovi strumenti bioinformatici, la cui realizzazione può essere portata a termine in progetti finalizzati, finanziati su bandi nazionali e internazionali distinti c) Avvio e sviluppo di collaborazioni tra la rete di bioinformatica di ACC e Istituti oncologici europei e internazionali d eccellenza, sulla base sia di progetti comunitari che bilaterali, nonché con altre reti e infrastrutture di ricerca, anch esse da concretizzare con finanziamenti distinti d) Valorizzazione delle competenze e degli strumenti/servizi sviluppati e mantenuti dagli IRCCS in supporto all oncologia clinica e sperimentale, anche nell ottica di favorirne lo sviluppo secondo modalità informatiche di buon livello e di migliorarne le prestazioni e) Avvio e sviluppo di collaborazioni con gestori di servizi di High Performance Computing e infrastrutture di rete avanzate (Grid), nazionali e internazionali, per favorire l utilizzo di software di elevata complessità e di grandi esigenze computazionali Questi obiettivi corrispondono ai criteri definiti nel bando del Programma 2. In particolare, il progetto: a) si propone di fornire strumenti e infrastrutture bioinformatiche e telematiche che facilitano il lavoro personale e collaborativo dei membri di ACC tramite l implementazione di un opportuno sito di riferimento; b) prevede la partecipazione della maggioranza dei membri di ACC in quanto non si pone come una rete riservata ai bioinformatici, ma aperta a tutti i ricercatori e i clinici, ponendosi come un luogo di incontro e confronto tra le diverse professionalità tramite il quale sia possibile identificare e affrontare le esigenze e gli interessi di tutti; si intende allargare al massimo la partecipazione, soprattutto all attività formativa, sfruttando le collaborazioni esistenti dei partner con altri enti/ricercatori. c) favorisce la realizzazione e l ampliamento di reti regionali e interregionali che possono essere propedeutiche a uno sviluppo in ambito europeo in quanto i partner si rendono disponibili a sostenere e promuovere le attività della rete nei loro rispettivi ambiti regionali; d) ha numerosi agganci con progettualità europee per la partecipazione a progetti ERANET (Registro Tumori) ed ESFRI (Biobanche, Biologia Strutturale, Bioinformatica), nonché ai bandi del VII Programma Quadro HEALTH e IST (Challenges 1.2 Service and Software Architectures, Infrastructures and Engineering and 5.3 Towards Sustainable and Personalised Healthcare - Virtual Physiological Human ). 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5 A ciascuno di questi obiettivi corrispondono uno o più strumenti attuativi che sono descritti in maggior dettaglio nel seguente paragrafo sulla metodologia della rete. METODOLOGIA Per raggiungere i suoi obiettivi, la rete svolgerà attività di coordinamento, servizio, formazione e ricerca nell arco dei prossimi tra anni. In questo periodo, lo sforzo maggiore si concentrerà sui primi tre aspetti, perseguendo finanziamenti alternativi per lo svolgimento delle attività di ricerca via via identificate. Tra le attività previste, si possono evidenziare: a) l organizzazione e lo svolgimento di corsi relativi sull'uso di strumenti bioinformatici e sulle tecnologie ICT più innovative per il loro sviluppo, nonché di seminari e workshop nei quali saranno presentati i risultati delle attività svolte dai partner nell ambito della rete, b) la messa in comune, sul sito web del progetto, di numerosi strumenti bioinformatici, software e database, in supporto all oncologia clinica e sperimentale, evidenziando competenze e strumenti sviluppati dai ricercatori della rete, garantendone il mantenimento e l aggiornamento costante, c) lo sviluppo di collaborazioni con gestori di servizi di High Performance Computing e infrastrutture di rete avanzate (Grid) per l'accesso e l'utilizzo degli stessi, a partire dalle collaborazioni già in atto, e prevedendone, ove possibile, l allargamento ai partner e agli Istituti di ACC, d) l'organizzazione di gruppi di lavoro su tematiche specifiche che possano supportare l attività di internazionalizzazione, favorire lo sviluppo di nuovi strumenti bioinformatici e il trasferimento di competenze tra Istituti, e) lo sviluppo di collaborazioni tra la rete e Istituti oncologici europei e internazionali d eccellenza, partendo dalle collaborazioni esistenti e attivandone di nuove. Va anche precisato che nella prima fase del progetto, della durata prevista di un anno, sarà svolto uno studio di analisi e fattibilità che consenta di definire più precisamente gli obiettivi e le modalità operative dei gruppi di lavoro. Si mirerà alla definizione dei gruppi partendo dagli interessi manifestati dai partner e dall esigenza di assicurare il supporto alle iniziative internazionali, avendo cura di coinvolgere il maggior numero possibile di Istituti, e alla scelta delle modalità ottimali per il loro funzionamento.. COORDINAMENTO Sarà svolto in maniera tale da facilitare e stimolare lo sviluppo di nuove iniziative da parte dei partecipanti, ma controllando attentamente lo svolgimento del progetto in funzione dei suoi obiettivi e dei tempi previsti. Si prevedono: contatti continui tra il coordinamento e i responsabili scientifici delle unità operative, principalmente tramite , analisi e verifica dell avanzamento del progetto, con particolare attenzione allo studio di fattibilità alla conclusione del quale sarà redatta una relazione dettagliata, redazione periodica di relazioni sullo stato del progetto e i suoi risultati principali, organizzazione di riunioni periodiche, usualmente in occasione degli eventi formativi e scientifici della rete, e di un meeting generale annuale, redazione di un bollettino informativo interno alla rete con cadenza biannuale È opportuno evidenziare in questo contesto che, all atto della definizione delle unità operative del progetto, si è stabilito di costituire una unità operativa per ogni Istituzione coinvolta. In questo modo, a fronte di un impegno di coordinamento sicuramente maggiore, si è inteso responsabilizzare ogni singola Istituzione ponendola di fronte alla necessità di confrontarsi per tutta la durata del progetto con i suoi obiettivi e il relativo stato di avanzamento, nonché ovviamente con gli impegni presi. FORMAZIONE Come detto, uno dei principali obiettivi della rete è costituito dal miglioramento delle competenze bioinformatiche disponibili in ogni IRCCS e, complessivamente, in ACC. Per raggiungere questo obiettivo si intende puntare sia sulla formazione tradizionale, sia sullo scambio di competenze interistituzionali. Nell ambito del progetto saranno quindi organizzati annualmente due corsi di formazione, della durata media di tre giorni, uno dei quali dedicato all approfondimento degli strumenti software utili per uno specifico interesse, come ad esempio l analisi dei dati da microarray, la predizione di strutture proteiche, la genomica comparativa e la bioinformatica clinica, e uno dedicato ad aspetti più informatici, quali linguaggi di programmazione e software per l automazione di processi di recupero ed analisi dei dati. Si valuterà inoltre la possibilità di utilizzare l infrastruttura e le competenze offerte da uno dei partner per realizzare progetti di formazione a distanza e per predisporre documentazione e manualistica disponibile in remoto. Si intende altresì organizzare un workshop annuale per la presentazione da parte dei partner dei risultati delle proprie attività bioinformatiche al quale saranno anche invitati ricercatori di chiara fama. Questo workshop potrà appoggiarsi ad altri convegni nazionali di bioinformatica, quali il convegno annuale della Società Italiana di Bioinformatica BITS ( che nel corso del 2009 sarà organizzato dall IST di Genova e nel 2010 si terrà quasi sicuramente a Bari ove è comunque presente un partner della rete, o il workshop NETTAB (Network Tools and Applications V

6 in Biology), un workshop sulle tecnologie ICT più innovative e il loro utilizzo in bioinformatica, che si svolge in Italia annualmente ( SITO WEB DI PROGETTO Il sito del progetto contribuirà al coordinamento delle iniziative, alla messa in comune dei servizi bioinformatici, alla realizzazione collaborativa di documenti e software. Il sito verrà implementato utilizzando Plone, o altro software da esso derivato, che consenta di gestire la multilingualità (interfacce adattate a diverse lingue, principalmente Italiano e Inglese) e lo sviluppo collaborativo (nel quale tutti i ricercatori interessati possono contribuire ad aggiornare i documenti e i software che risiedono sul server e per i quali sono mantenute e sincronizzate versioni successive). All interno del sito troveranno spazio numerosi strumenti bioinformatici in supporto all oncologia clinica e sperimentale. Tra questi sono già stati individuati alcuni prodotti dei partner (si vedano i singoli contributi per un elenco esaustivo) tra i quali possono essere evidenziati: vario software per l analisi delle sequenze e delle strutture tridimensionali, varie banche dati (sequenze di oligonucleotidi, risorse biologiche, esperimenti microarray.) AntiHunter, software per identificare trascritti antisenso in dbest, effettuando ricerche genome-wide per parole chiave il portale biowep (Workflow Enactment Portal for Bioinformatics) per l automazione delle procedure d analisi dati, Altri software e database saranno sviluppati nell ambito del progetto. Tra questi, i software / database in supporto alle reti delle biobanche e dei registri tumori, per i quali si lavorerà ovviamente in stretto collegamento con le relative reti. Per tutti questi strumenti saranno garantiti il mantenimento e l aggiornamento costante all interno del laboratorio della Struttura di Bioinformatica dell IST, oltre a quello degli sviluppatori originali. SUPERCALCOLO E RETI GRID Nell ambito della bioinformatica, si stanno affermando evidenti esigenze di supercalcolo. Tra queste, una delle più importanti è legata all analisi degli esperimenti di microarray a causa della memoria necessaria per effettuare l analisi in parallelo di varie decine di array e per il considerevole aumento del numero di campioni presenti in ogni array. Altri settori hanno bisogno di notevole velocità di calcolo, ad esempio nella determinazione delle strutture tridimensionali e nell analisi dei modelli cellulari e delle reti di interazione molecolare. Non è un caso che siano attualmente finanziati due laboratori FIRB di bioinformatica, entrambi utilizzanti reti Grid e supercomputer. Nell ambito della rete RNBIO sono compresi Istituti che hanno collaborazioni attive con entrambi i laboratori, come l IST, che partecipa al Laboratorio Interdisciplinare di Tecnologie Bioinformatiche (LITBIO, e lo IOR che collabora, tramite il CINECA, al Laboratorio Internazionale di Bioinformatica (LIBi, La nostra rete svilupperà le collaborazioni in atto portando le competenze relative all interno dei gruppi di lavoro e inserendo opportune occasioni formative nei corsi e nei workshop. GRUPPI DI LAVORO I gruppi di lavoro devono contribuire al trasferimento delle competenze, supportare l attività di internazionalizzazione e portare alla definizione di progetti di ricerca e allo sviluppo di strumenti bioinformatici. Va evidenziato che il loro ruolo non è quello di riunire pochi esperti di argomenti molto specifici, ma di mettere a confronto esperienze e competenze diverse su argomenti di comune interesse; un punto di incontro tra bioinformatici, statistici medici, biologi e clinici. Buona parte dell attività della rete sarà quindi concentrata su di essi. Per questo, è essenziale che rispecchino il reale interesse dei ricercatori e siano attivamente partecipati. Si rende quindi necessario operare un adeguata selezione degli argomenti dei gruppi di lavoro, oltre che delle loro modalità operative. Questo sarà fatto nel corso del primo anno di progetto con lo studio di fattibilità già più volte citato. Quanto alle modalità con le quali i partecipanti ai gruppi potranno interagire tra loro, si prevede di ricorrere a strumenti di comunicazione telematici, dalla mailing list alla teleconferenza skype, all ausilio del sito web, sia per la scrittura collaborativa che per la raccolta e distribuzione di documenti, e infine a riunioni periodiche, da svolgersi principalmente in occasione di altri eventi, quali i corsi, il workshop e altri convegni nazionali di larga partecipazione. Quanto invece agli argomenti, si prevede di iniziare con alcuni per i quali già appare un esplicito e dichiarato interesse da parte dei partner, ed è quindi possibile coinvolgerne il maggior numero possibile, o sono funzionali agli obiettivi della rete. Una selezione dovrà quindi essere inizialmente effettuata, sulla base dei criteri suddetti, delle proposte dei partner. Tra queste: oncogenomica funzionale, analisi degli esperimenti di microarray, data mining, metodi statistici computazionali per l analisi e la previsione dei profili molecolari. oncoproteomica, analisi si spettrometria di massa, modelli di dati biologici, database, librerie software automazione dei processi d analisi in-silico, Web Services e Workflow Management Systems, analisi automatica della letteratura scientifica e relativo text/data mining bioinformatica per le biobanche (in collegamento con la relativa rete del programma 2) infrastruttura bioinformatica per i registri tumori (in collegamento con l iniziativa del programma 4 per ERANET) bioinformatica strutturale (in collegamento con l iniziativa del programma 4 per INSTRUCT) pianificazione di studi di ricerca traslazionale per la valutazione del contributo diagnostico / prognostico dei dati omici VI

7 La partecipazione ai gruppi potrà essere estesa su invito a ricercatori di altri istituti che possano portare un contributo importante e, senza oneri per la rete, a tutti i ricercatori interessati, sia dagli IRCCS oncologici, sia da altri Istituti che abbiano una collaborazione in atto con questi. RISULTATI ATTESI La Rete Nazionale di Bioinformatica Oncologica consentirà di elevare le competenze bioinformatiche negli IRCCS oncologici sino a un livello di eccellenza. Questo risultato sarà ottenuto principalmente consentendo il trasferimento di competenze ed esperienze tra ricercatori, formando adeguatamente sia il personale di ruolo che i contrattisti, allargando a tutti i partner le collaborazioni che ciascuno di essi ha con Istituti, reti e gestori di servizi Grid e HPC di elevata qualità e mettendo a disposizione tramite il sito del progetto gli strumenti necessari per lo svolgimento di ricerche innovative. Questi risultati saranno raggiungibili dalla maggioranza dei membri di ACC in quanto la rete non è un gruppo elitario, riservato ai soli bioinformatici, ma è aperta a tutti i ricercatori e i clinici interessati a sviluppare le proprie competenze in questo settore e a collaborare stabilmente con i bioinformatici per rendere più efficiente ed efficace la propria attività legata all analisi in-silico delle informazioni biologiche e cliniche. La rete, inoltre, intende allargare la partecipazione ai propri gruppi di lavoro anche a ricercatori e clinici di altri Istituti di ACC, rendendo possibile un reale, complessivo miglioramento delle competenze in tutti gli IRCCS oncologici, anche in vista di un futuro e auspicato allargamento della rete a tutti i soci. Altro risultato atteso estremamente importante è la possibilità di partecipare congiuntamente a progetti nazionali, internazionali e, in particolare, ai progetti ERANET ed ESFRI, nonché ai bandi del VII Programma Quadro HEALTH e IST e a progetti internazionali bilaterali o aperti a gruppi ristretti. Infine, ultimo aspetto, ma non di minore importanza, sul sito web saranno disponibili gli strumenti software sviluppati dai partner della rete e quelli ritenuti utili per le esigenze dei ricercatori e clinici degli IRCCS oncologici. Il sito web sarà un punto di riferimento per le applicazioni di bioinformatica oncologica non solo nazionale, ma anche europea e internazionale. TRASFERIBILITÀ DEI RISULTATI E DEI PRODOTTI Data la natura dei risultati attesi, che consisteranno come detto da un lato nello sviluppo di competenze e professionalità, dall altro nello sviluppo di software e database, la loro trasferibilità sarà perseguita principalmente attraverso l estensione della rete, la promozione del sito, e pubblicazioni mirate da parte delle singole unità e della rete nel suo complesso. Inizialmente, per motivi pratici, la rete sarà estesa prevedendo la partecipazione all'attività dei gruppi di lavoro, ai corsi di formazione e ai workshop della rete di ricercatori e clinici esterni alle unità operative la cui presenza possa essere di interesse per un miglior collegamento con le attività del Programma 4. Successivamente, la rete potrà essere ulteriormente estesa includendo nei progetti di ricerca che nasceranno dalle attività dei gruppi anche altri partner. La promozione del sito avverrà sia con i classici strumenti dell inserimento nelle directory dei siti bioinformatici e di interesse oncologico, sia implementando metodologie informatiche utili per l inserimento delle pagine del sito nelle prime posizioni delle ricerche di motori noti come google e yahoo. Inoltre, sarà cura dei partecipanti promuovere al massimo il sito e la relativa disponibilità di software e database nelle proprie pubblicazioni e poster. Le pubblicazioni su riviste scientifiche, che ovviamente non sono preventivabili in maniera esatta, saranno perseguite in via di massima priorità, anche per i riflessi che queste hanno sulla visibilità e immagine della rete. Per questo motivo, il coordinamento si impegnerà a pubblicare nella maniera più estesa possibile informazioni sulla rete, i suoi obiettivi e risultati, e a facilitare la pubblicazione dei partner. In questo senso, si cercherà, ad esempio, di far apparire gli atti dei workshop su riviste del settore, possibilmente con Impact Factor. Una collaborazione con BMC Bioinformatics per la pubblicazione dei migliori articoli dei workshop NETTAB è già in atto da quest anno e si cercherà di estenderla anche alle attività della rete. Infine, valutando l importanza e l impatto economico e commerciale del settore ICT nella società odierna, il coordinamento cercherà di sfruttare al massimo i contatti con le aziende italiane ed estere e le competenze della Struttura Complessa Trasferimento Tecnologico dell IST per verificare la possibilità di brevettazione, di sviluppi commerciali dei prodotti della rete e di eventuali avviamenti di spin-off. RILEVANZA AI FINI DELLA REALIZZAZIONE E INTEGRAZIONE DI RETI REGIONALI, INTERREGIONALI, O EUROPEE Le politiche d intervento dell Unione Europea a sostegno delle attività di RST&D hanno identificato nuovi strumenti che prevedono la co-partecipazione degli Stati membri alla realizzazione di reti e infrastrutture di ricerca d interesse sovranazionale per meglio contribuire alla realizzazione dell area europea della ricerca. In tale ottica, reti nazionali e regionali devono trovare la naturale collocazione in progettualità di respiro europeo per realizzare le auspicate sinergie destinate a potenziare l investimento nazionale e fornire un sostegno concreto all esportazione dell eccellenza del nostro paese. VII

8 La Rete Nazionale di Bioinformatica Oncologica verrà strutturata per rispondere anche a queste esigenze e le componenti che contribuiranno a realizzare l iniziativa faranno riferimento a specifiche infrastrutture o progetti già presenti o in fase di realizzazione a livello europeo al fine di favorire una partecipazione di sistema che, rafforzato in casa, abbia maggiori possibilità di competere in Europa offrendo opportunità di crescita alla rete stessa e a quanti dovranno sfruttarne, esternamente alla rete, le auspicabili ricadute. Nella rete di bioinformatica, si prevede, già dai primi mesi, l'attivazione di un gruppo sulla bioinformatica in supporto alle biobanche per la definizione di standard ICT sulla base di competenze disponibili in IST e presso l Istituto Oncologico di Bari. Questa specifica attività si rende necessaria per contribuire allo sviluppo dell infrastruttura italiana biobanche e per una migliore partecipazione alla rete omonima individuata in ambito ESFRI. Lo stesso approccio verrà perseguito per facilitare il collegamento all infrastruttura ESFRI per la biologia strutturale INSTRUCT attivando una collaborazione in rete di bioinformatica strutturale. La partecipazione italiana in qualità di coordinatore per la realizzazione di una rete europea di registri del cancro per lo sfruttamento per finalità di ricerca dei dati conservati nei registri stessi, troverà sostegno in una struttura bioinformatica specifica destinata a facilitare il compito di raccordo tra dati conservati ed evidenze scientifiche di possibile interesse. La rete nel suo complesso cercherà anche di stabilire un collegamento con il progetto di potenziamento ed estensione dell'infrastruttura specifica per la bioinformatica (Improvement of the European Bioinformatics Institute), prevista anch'essa dalla roadmap ESFRI. La possibilità di attivare nuovi gruppi di interesse sulla base di particolari esigenze potrà anche essere sfruttata per altri progetti di collaborazione che potranno delinearsi nel corso dei tre anni di progetto. La collaborazione con le Reti di Eccellenza UE attive nell'ambito dell'informatica Biomedica verrà promossa sin dall'inizio del progetto RNBIO, sulla base delle esistenti collaborazioni di ricerca internazionale già attive fra i partecipanti. Di particolare interesse sarà l apertura a gruppi eccellenti in altri CCC europei aderenti all OECI al fine di verificare l opportunità e la reale possibilità di realizzare un gruppo di lavoro OECI sulla bioinformatica oncologica che possa meglio rappresentare a livello europeo le esigenze del settore. CRONOGRAMMA DEL PROGETTO Vedi allegato file RNBIO_Gantt.xls Breve descrizione linee e attività Il progetto è organizzato in sette linee, ciascuna della quali comprende delle attività. I principali prodotti previsti per ogni linea sono elencati all interno della descrizione relativa. Per gli obiettivi finali e complessivi del progetto, si rimanda alle sezioni precedenti sull obiettivo principale e sugli obiettivi secondari e sui risultati attesi. Linea 1: Formazione Nell ambita di questa linea saranno organizzati i corsi e i workshop. Le tre attività previste, riferite ciascuna a un evento specifico, si ripeteranno nel corso dei tre anni. Lo svolgimento degli eventi è previsto alla fine del sesto, nono e dodicesimo mese di ciascun anno. Il workshop sarà dedicato alla presentazione delle attività dei partner e in sua corrispondenza sono previsti ogni anno il lancio dei software presenti sul sito del progetto (A4.3), la riunione congiunta con i gestori delle reti Grid e dei servizi HPC (A6.2) e il meeting annuale del progetto (A7.4). Attività 1.1: Organizzazione e svolgimento corso tecnologico Attività 1.2: Organizzazione e svolgimento corso applicativo Attività 1.3: Organizzazione e svolgimento workshop Principali prodotti di questa linea saranno gli atti elettronici dei corsi e dei workshop, disponibili sul sito. Linea 2: Gruppi di lavoro Questa linea prevede lo studio di fattibilità, seguito dall attivazione dei gruppi selezionati, e l attività dei gruppi legati ad altre reti o al programma 4. Lo studio di fattibilità è sviluppato nell arco del primo anno ed è articolato sulle attività relative alla selezione di obiettivi e topics, alla formazione dei gruppi, all analisi delle modalità operative e infine all analisi dei risultati. Attività 2.1: Studio di fattibilità: identificazione obiettivi e topics Attività 2.2: Studio di fattibilità: verifica interesse e formazione dei gruppi Attività 2.3: Studio di fattibilità: lavoro di gruppo e verifica modalità operative Attività 2.4: Studio di fattibilità: analisi dei risultati e redazione dello studio Attività 2.5: Attività gruppi di lavoro collegati a programma 4 Attività 2.6: Attività gruppi di lavoro identificati dallo studio di fattibilità Principali prodotti di questa linea saranno lo studio di fattibilità e le relazioni priodiche dei gruppi di lavoro. Linea 3: Gestione sito web La linea relativa alla gestione del sito web comprende le attività relative all allestimento e al suo mantenimento successivo. Attività 3.1: Allestimento sito web VIII

9 Attività 3.2: Mantenimento sito web Principali prodotti di questa linea sono il sito web e le statistiche relative agli accessi, che saranno messe a disposizione dinamicamente sul sito stesso in formato elettronico. Linea 4: Sviluppo / adattamento software La linea per lo sviluppo e adattamento del software è articolata in tre attività quattro attività che si ripetono per ciascuno dei tre anni di progetto e prevedono la selezione dei software da installare, l analisi dei loro requisiti, l installazione, la preparazione dei manuali e il lancio che avviene nell ambito del workshop (A1.3) e può essere seguito da pubblicazione o altra attività di promozione. Un attività separata prevede lo sviluppo di nuovo software in collegamento con l attività dei gruppi di lavoro. Attività 4.1: Analisi requisiti software partner Attività 4.2: Installazione software partner Attività 4.3: Predisposizione manualistica e lancio Attività 4.4: Promozione / pubblicazione Attività 4.5: Sviluppo nuovi software Principali prodotti di questa linea saranno la disponibioità dei software dei partner sul sito web, la manualistica in formato elettronico, anch essa disponibile sul sito web, nonché oviamente le auspicabili pubbicazioni relative. Linea 5: Collaborazioni nazionali e internazionali per progetti Questa linea prevede due attività distinte. La prima consiste nel mantenimento di contatti propedeutici allo sviluppo di progetti comuni, la seconda viene attivata occasionalmente per la predisposizione dei progetti, quando se ne presenta l occasione. Attività 5.1: Sviluppo contatti Attività 5.2: Elaborazione progetti Principali prodotti di questa linea saranno relazioni periodiche sull andamento delle collaborazioni, allegate alle relazioni di progetto. Linea 6: Collaborazioni con gestori di reti Grid e servizi HPC Anche questa linea prevede due attività distinte. La prima consiste nella definizione e implementazione dei software in collaborazione con i gestori dei servizi, la seconda nella presentazione congiunta in occasione del workshop annuale. Si prevede di ripetere le due fasi annualmente. Attività 6.1: Sviluppo contatti Attività 6.2: Meeting congiunto Principali prodotti di questa linea saranno relazioni periodiche sull andamento delle collaborazioni, allegate alle relazioni di progetto, e gli atti dei meeting congiunti, disponibili sul sito web di progetto. Linea 7: Coordinamento Le attività relative al coordinamento del progetto saranno cadenzate in modo da evitare sovrapposizioni, anzi avendo cura di disporre delle relazioni per la preparazione dei bollettini. I meeting annuali si tengono congiuntamente ai workshop. Attività 7.1: Rapporti con responsabili scientifici Attività 7.2: Redazione relazioni Attività 7.3: Redazione bollettino informativo Attività 7.4: Meeting annuale Principali prodotti di questa linea saranno le relazioni periodiche di progetto, il bollettino informativo e gli atti del meeting annuale. IX

10 MODULO 2 COSTI DI COORDINAMENTO DEL PROGETTO Il finanziamento relativo al coordinamento dovrà essere assegnato all IST, che provvederà anche alle esigenze del coordinatore afferente all ISS. Voci di costo e breve descrizione Totale di cui a carico dei fondi ministeriali 1. Personale dipendente 6 mesi uomo per 1 dirigente 1^ livello 3 mesi uomo per 1 primo ricercatore ,00 NULLA 2. Personale a contratto/consulenza/borsa di studio 1 contrattista laureato junior per 3 anni , ,00 3. Missioni 10 missioni in tre anni ia 500,00 euro 5.000, ,00 4. Attrezzature (solo a noleggio o leasing) 0,00 0,00 5. Materiale di consumo Ricambio toner + software + varie informatica , ,00 6. Pubblicazioni / organizzazione convegni, ecc. ca. 3 eventi all'anno per 3 anni a euro/evento , ,00 7. Elaborazione dati (specificare) 0,00 0,00 8. Spese generali delle strutture coinvolte 12% dei costi totali e 12% del finanziamento richiesto , ,82 TOTALE , ,82 X

11 MODULO 2 COMPOSIZIONE DEL COSTO COMPLESSIVO DEL PROGETTO Voci di costo e breve descrizione Totale di cui a carico dei fondi ministeriali 1. Personale dipendente ,00 NULLA 2. Personale a contratto/consulenza/borsa di studio , ,00 3. Missioni , ,00 4. Attrezzature (solo a noleggio o leasing) , ,00 5. Materiale di Consumo , ,00 6. Pubblicazioni / organizzazione convegni, ecc , ,00 7. Elaborazione dati , ,00 8. Spese generali delle strutture coinvolte , ,64 TOTALE , ,64 XI

12 Curriculum Vitae dei Coordinatori del progetto MODULO 2 Paolo ROMANO Nato a Genova, il 17 Agosto 1956 Laurea in Ingegneria Elettronica, Indirizzo Informatica, Sistemistica e Telematica, all Università di Genova nel 1982, Dottore di Ricerca in Bioingegneria, al Politecnico di Milano nel Libero professionista e contrattista per vari Istituti Universitari dal 1987 al Dal 1990 al 1993 Ricercatore Universitario (confermato nel 1993) presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell Università di Genova. Dal dicembre 1993 ad oggi, Dirigente I Livello a tempo indeterminato presso l'istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro di Genova. Attualmente, presso la S.C. Bioinformatica dell IST. Recapito: S.S. Bioinformatica IST, c/o Centro Biotecnologie Avanzate, Largo Rosanna Benzi 10, Genova Tel: , Fax: , paolo.romano@istge.it, Skype: p.romano Web : Pubblicazioni: 29 articoli su riviste scientifiche internazionali, 7 capitoli di libri. 73 comunicazioni orali a convegni nazionali e internazionali (5 invitate), numerosi poster. Curatore di rubrica per BioTec (rivista divulgativa italiana) dal 1996 al Didattica: Docente a Contratto di Bioimmagini presso la Facoltà di Ingegneria, Università di Genova (2 anni). Docente a Contratto di Bioinformatica presso la Scuola per Tecnici di Biotecnologie, Facoltà di Medicina e Chirurgia,, Università di Genova (7 anni). Organizzatore e docente in numerosi corsi di formazione e aggiornamento, attività seminariale Incarichi scientifici: Referee per riviste internazionali, tra le quali Bioinformatics e BMC Bioinformatics e membro di Comitato Scientifico e Organizzativo di vari workshop e convegni scientifici. Coordinatore e Responsabile scientifico per l IST di progetti di ricerca finanziati nazionali ed europei. Membro dell International Society of Computational Biology (ISCB) dal 199 e della Società Italiana di Bioinformatica (BITS) dalla sua costituzione (2004). Membro dell albo dei valutatori di progetti di ricerca per l Unione Europea. Chair della serie di Workshop NETTAB (Network Tools and Applications in Bilogy) di interesse internazionale Pubblicazioni (10 più recenti e significative): 1. M.G. Campi, P. Romano, L. Milanesi, D. Marra, M. A. Manniello, B. Iannotta, G. Rondanina, E. Grasso, T. Ruzzon and L. Santi, Molecular Probe Data Base (MPDB), Nucleic Acids Research, 26:1: , P. Arrigo, P. Romano and P. Scartezzini, AgeWa: an integrated approach for antisense experiment design, IEEE Transactions on NanoBioscience, 1(4): , December Romano, P., Aresu, O., Manniello, M.A., Parodi, B., Interoperability of CABRI services and biochemical pathways databases, Comp Funct Genom 2004; 5: Romano P., Kracht M., Manniello, M.A., Stegehuis, G. and Fritze, D., The role of informatics in the coordinated management of biological resources collections, Applied Bioinformatics. 2005;4(3): Romano P., Marra D. and Milanesi L., Web services and workflow management for biological resources, BMC Bioinformatics 2005, 6(Suppl 4):S24 (doi: / s4-s24) 6. Romano P., Dawyndt P., Piersigilli F. and Swings J., Improving interoperability between microbial information and sequence databases, BMC Bioinformatics 2005, 6(Suppl 4):S23 (doi: / s4-s23) 7. P. Romano, G. Bertolini, F. De Paoli, M. Fattore, D. Marra, G. Mauri, E. Merelli, I. Porro, S. Scaglione and L. Milanesi, Network integration of data and analysis of oncology interest. Journal of Integrative Bioinformatics, 0021, Marra, D. and Romano, P., Integrating mutation data of the TP53 human gene in the bioinformatics network environment, Proc. First International Conference on Bioinformatics Research and Development BIRD '07, March 12-14, 2007, Berlin, Springer Lecture Notes in Bioinformatics LNBI 4414, pp , 2007, Springer Verlag Berlin Heidelberg Romano P, Bartocci E, Bertolini G, De Paoli F, Marra D, Mauri G, Merelli E, Milanesi L, Biowep: a workflow enactment portal for bioinformatics applications, BMC Bioinformatics 2007, 8 (Suppl 1):S E. Bartocci, D. Cacciagrano, N. Cannata, F. Corradini, Merelli, L. Milanesi, and P. Romano, An Agent-based Multilayer Architecture for Bioinformatics Grids, IEEE Transactions on NanoBioscience (IEEE-TNB), 6(2):2007 XII

13 Marco CRESCENZI Nato a Roma, il 12 aprile 1958 Laurea in Medicina e Chirurgia, Universita' degli Studi di Roma "La Sapienza", Dottorato di Ricerca in Fisiopatologia Pediatrica, Universita' degli Studi di Roma "La Sapienza", 1991, Recapito: Istituto Superiore di Sanita' Dip. Ambiente e Prevenzione Primaria Viale Regina Elena, Roma Pubblicazioni: 58 articoli su riviste scientifiche internazionali, 14 capitoli di libri. Didattica: Docente a contratto di Oncologia presso l'università degli studi di Roma di Tor Vergata. Docente nel Master di I livello "Scienze della vita nel giornalismo e nei rapporti politico-istituzionali", Università degli Studi di Roma "La Sapienza". Attivita': Cattedra di Allergologia e Immunologia Clinica dell'univ. di Roma "La Sapienza" diretta da F. Aiuti Guest Researcher presso il laboratorio di S. J. Korsmeyer allo Howard Hughes Medical Institute, Washington University School of Medicine, St. Louis, U.S.A Visiting Fellow presso il Laboratory of Molecular and Cellular Biology diretto da S. A. Aaronson al National Cancer Institute, Bethesda, U.S.A Borsista postdottorato, laboratorio di F. Tatò presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo dell'università degli Studi "La Sapienza" di Roma Consulente presso gli I.F.O. (Istituto Tumori Regina Elena) Primo Ricercatore presso l'istituto Superiore di Sanità, Dipartimento Ambiente e connessa Prevenzione Primaria Pubblicazioni (10 più recenti e significative): 1. Crescenzi M, Giuliani A. The main biological determinants of tumor line taxonomy elucidated by a principal component analysis of microarray data. FEBS Letters 507: , Bonapace IM, Latella L, Papait R, Nicassio F, Sacco A, Muto M, Crescenzi M, Di Fiore PP. Np95 is regulated by E1A during mitotic reactivation of terminally differentiated cells and is essential for S phase entry. J Cell Biol 157: , Camarda G, Siepi F, Pajalunga D, Bernardini C, Rossi R, Montecucco A, Meccia E, Crescenzi M. A prb-independent mechanism preserves the postmitotic state in terminally differentiated skeletal muscle cells. J Cell Biol 167: , Porrello A, Soddu S, Zbilut JP, Crescenzi M, Giuliani A. Discrimination of single amino acid mutations of the p53 protein by means of deterministic singularities of recurrence quantification analysis. Proteins 55: , Nicassio F, Bianchi F, Capra M, Vecchi M, Confalonieri S, Bianchi M, Pajalunga D, Crescenzi M, Bonapace IM, Di Fiore PP. A cancer-specific transcriptional signature in human neoplasia. J Clin Invest 115: , Salzano AM, Crescenzi M. Mass spectrometry for protein identification and the study of post translational modifications. Ann Ist Super Sanita 41: , Casorelli I, Tenedini E, Tagliafico E, Blasi MF, Giuliani A, Crescenzi M, Pelosi E, Testa U, Peschle C, Mele L, Diverio D, Breccia M, Lo-Coco F, Ferrari S, Bignami M. Identification of a molecular signature for leukemic promyelocytes and their normal counterparts: focus on DNA repair genes. Leukemia Lalle M, Salzano AM, Crescenzi M, Pozio E. The Giardia duodenalis protein is post-translationally modified by phosphorylation and polyglycylation of the C-terminal tail. J Biol Chem 281: , Pajalunga D, Mazzola A, Salzano AM, Biferi MG, De Luca G, Crescenzi M. Critical requirement for cell cycle inhibitors in sustaining nonproliferative states. J Cell Biol 176: , Tsuchyia M, Wong ST, Yeo ZX, Colosimo A, Palumbo MC, Farina L, Crescenzi M, Mazzola A, Negri R, Bianchi MM, Selvarajoo K, Tomita M, Giuliani A. Gene expression waves. Cell cycle independent collective dynamics in cultured cells. Febs J 274: , XIII

14 MODULO 2 BIS: DESCRIZIONE DEL CONTRIBUTO DI CIASCUNA UNITÀ OPERATIVA UNITÀ OPERATIVA 1: IST Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro, Genova RESPONSABILE SCIENTIFICO: struttura di appartenenza: S.C. Bioinformatica, IST, Genova indirizzo: Largo Rosanna Benzi 10, Genova nominativo: Ing. Paolo Romano funzione: Dirigente I livello N. tel: N. fax: indirizzo paolo.romano@istge.it RAPPRESENTANTE LEGALE: nominativo: Dott. Gianfranco Ciappina Direttore Generale CONTRIBUTO SPECIFICO FORNITO AL PROGETTO Questa U.O. parteciperà al progetto contribuendo alle attività dei gruppi di lavoro e alla formazione, fornendo software da mettere in comune e gestendo il sito web. L ing. Romano, Bioinformatica IST, coordinerà il progetto, in collaborazione con il dott. Marco Crescenzi dell ISS. L unità IST si avvarrà del contributo dei ricercatori delle SS.SS. Bioinformatica, Genomica Funzionale, Proteomica, Banca Cellule e Colture in GMP, che parteciperanno alle attività dei gruppi di interesse specifico. Di particolare importanza appare il contributo che potrà essere fornito dal dott. Bordo, Bioinformatica, incaricato nell ambito del programma 4 del presente bando di Alleanza contro il Cancro di occuparsi, insieme alla dott.ssa Podo dell ISS, della partecipazione italiana all iniziativa ESFRI sulla biologia strutturale INSTRUCT, e della dott.ssa Parodi, Banca Cellule, incaricata nello stesso ambito di occuparsi, insieme al dott. Migliaccio dell ISS, della partecipazione italiana all iniziativa ESFRI sulle biobanche. Questi ricercatori faranno da tramite tra la rete di bioinformatica e queste due iniziative partecipando all attività dei gruppi di interesse sulla bioinformatica strutturale e sulla bioinformatica per le biobanche. Un altro contributo importante sarà dato dall ing. Romano, Bioinformatica, che, oltre a coordinare la rete, si occuperà del sito e parteciperà direttamente alle attività dei gruppi legati alla definizione di modelli dei dati biologici e di standard per l automazione dei processi di analisi e recupero dati dalla rete. Inoltre, metterà a disposizione della rete biowep, un portale per l esecuzione di workflow, e vari strumenti informatici per lo sviluppo di Web Services. L ing. Romano è anche il chair dei workshop NETTAB (Network Tools and Applications in Biology), una serie di workshop che introducono a tecnologie ICT innovative e al loro utilizzo in ambito biomedico giunti nel 2007 alla settima edizione, che potranno essere utilizzati per le esigenze della rete. Infine, l unità operativa contribuirà allo sviluppo e al consolidamento delle collaborazione della rete con altre reti nazionali ed estere, sfruttando i propri contatti con le biobanche e i centri di risorse biologiche, e con gestori di reti Grid e servizi di High Performance Computing (partecipazione al progetto LITBIO, METODOLOGIA COORDINAMENTO Sarà svolto in maniera tale da facilitare e stimolare lo sviluppo di nuove iniziative da parte dei partecipanti, ma controllando attentamente lo svolgimento del progetto in funzione dei suoi obiettivi e dei tempi previsti. Si prevedono: contatti continui tra il coordinatore e i responsabili scientifici delle unità operative, principalmente tramite , analisi e verifica dell avanzamento del progetto, con particolare attenzione allo studio di fattibilità alla conclusione del quale sarà redatta una relazione dettagliata, e redazione di relazioni ogni sei mesi, organizzazione di riunioni periodiche, usualmente in occasione degli eventi formativi e scientifici della rete, e di un meeting generale annuale, redazione di un bollettino informativo interno alla rete con cadenza biannuale SITO DEL PROGETTO L unità ha notevole esperienza nell allestimento e gestione di siti web per comunità di ricercatori. Esempio ne è il sito dello European Biological Resource Center Network (EBRCN; ), realizzato nel 2001 con una serie di funzionalità multilingua originali. Il sito della rete di bioinformatica sarà utilizzabile sia con funzione interna alla rete, sia per promuoverla all esterno, e avrà quindi aree pubbliche e aree riservate. Nella parte riservata saranno archiviati i messaggi delle mailing list e del bollettino e si troveranno gli strumenti di sviluppo collaborativi, tramite i quali potranno essere redatti a più XIV

15 mani documenti, manuali ad esempio, e software. Nella parte pubblica, saranno resi accessibili gli strumenti bioinformatici selezionati, per i quali saranno garantiti il mantenimento costante all interno del laboratorio di Bioinformatica, informazioni sulla rete e sui partner (con descrizioni in italiano e inglese e selezione automatica della lingua), elenchi di pubblicazioni e documenti pubblici. Il sito sarà implementato utilizzando Plone, o altro software da esso derivato. SOFTWARE La nostra unità intende mettere a disposizione sul sito della rete una serie di strumenti software per l automazione dell analisi dei dati e del recupero dell informazione in rete. Questa problematica è diventata particolarmente importante negli ultimi anni per la notevole crescita di informazioni disponibili sulla rete Internet tramite strumenti eterogenei e spesso con sintassi e semantica diverse. Per superare la barriera costituita dall accesso manuale tramite le interfacce Web standard, sono stati sviluppati nuovi strumenti ICT per l automazione delle procedure che si basano su interfacce programmatiche (cioé predisposte per l accesso tramite software, anziché manuale) e sulla scrittura di workflow (procedure complesse per gestire l analisi dei dati in maniera automatica). La nostra unità ha sviluppato biowep (Workflow Enactment Portal for Bioinformatics) e lo metterà a disposizione della rete RNBIO. Tramite biowep, potranno essere utilizzati workflow dedicati a elaborazioni e analisi di interesse oncologico. I workflow potranno essere definiti dai gruppi di lavoro e implementati dalla nostra unità, che ne curerà anche l inserimento nel sito della rete. L unità ha anche competenze per lo sviluppo di interfacce programmatiche tramite Soaplab, un software open source sviluppato all EBI da Martin Senger. Questa esperienza consentirà di allestire interfacce per i database e i software che saranno installati nel sito della rete. L unità ha anche una notevole esperienza nello sviluppo di database di interesse biomedico, come, per esempio, Molecular Probe Data Base (MPDB, ) e Cell Line Data Base (CLDB, ). L unità gestisce anche siti SRS (si vedano il sito CABRI per le risorse biologiche e il sito per il database delle mutazioni della TP53 umana ). Queste competenze saranno utilizzate per lo sviluppo di database progettati dalla rete. SVILUPPO DI COLLABORAZIONI NELL AMBITO DELLA RETE Il dott. Bordo, Bioinformatica, si occuperà delle attività di bioinformatica strutturale che si articoleranno lungo due direttrici: una centrata sull individuazione di progetti di ricerca e, più in generale, tematiche condivise con le altre unità operative della rete, l altra volta allo sviluppo di strumenti di analisi della correlazione struttura - funzione di proteine di interesse oncologico. Le attività svolte saranno anche in correlazione con quanto delineato nel progetto europeo INSTRUCT, in collaborazione con la dr.ssa Podo dell Istituto Superiore di Sanità, con il Core Center coordinato dal prof. Bertini. Il dott. Pfeffer, Genomica Funzionale, si occuperà delle attività relative alla bioinformatica per la genomica. Egli è infatti il responsabile della rete Gegenomics, istituita nel 2006, che raggruppa praticamente tutti gli operatori nel campo delle analisi genomiche nella città di Genova. I partecipanti sono biologi, ingegneri, informatici, matematici, fisici e medici che condividono l'interesse nella genomica e più in generale nella biologia in-silico. Particolare accento viene posto sul lavoro interdisciplinare per lo sviluppo di mezzi di analisi di dati complessi. Il gruppo si intende come un forum aperto per lo scambio di informazioni. Questo avviene attraverso l omonimo gruppo di discussione gegenomics@googlegroups.com. Gegenomics gestisce inoltre un corso di "Biology for Dummies" (Biologia per Non-Biologi) e organizza incontri specifici per la stesura di progetti relativi alla genomica ("pre-project peering"). La dott.ssa Parodi, Banca Cellule e Colture in GMP, si occuperà delle attività di bioinformatica per le biobanche, insieme all ing. Romano. Questa collaborazione è particolarmente importante per l esperienza legata alla partecipazione ai progetti UE CABRI (Common Access to Biological Resources and Information) ed EBRCN (European Biological Resource Centers Network), al gruppo di lavoro OECI sui Centri di Risorse Biologiche, e alle iniziative ASSIST (Settimo Programma Quadro, HEALTH) e BBMRI (ESFRI) e le relative collaborazioni. Questa esperienza potrà rivelarsi molto importante per lo sviluppo di strumenti software secondo gli attuali standard informativi e informatici. COLLABORAZIONI CON RETI GRID E SERVIZI HPC L IST partecipa al Laboratorio Interdisciplinare di Tecnologie Bioinformatiche (LITBIO, e, in quest ambito, ha una collaborazione stabile con i gestori della rete BioinfoGrid e del supercomputer Michelangelo, installato al CILEA nel corso del Questa collaborazione sarà estesa ai partner della rete che potranno discutere delle proprie problematiche di supercalcolo con esperti del settore e sviluppare prototipi ad hoc per le proprie esigenze. Da questa collaborazione potranno poi essere attivati progetti di ricerca con fondi appositi. XV

16 RISORSE UMANE Personale dedicato alle attività del progetto (in mesi-uomo): 1.tipologia: (interna/esterna) INTERNA qualifica: DIRIGENTE I LIVELLO competenza: BIOINGEGNERE - BIOINFORMATICO (giurista; statistico; economista; medico;..) mesi-uomo dedicati: 6 2. tipologia: (interna/esterna) INTERNA qualifica: RESPONSABILE STRUT. SEMPLICE competenza: BIOLOGO MOLECOLARE (giurista; statistico; economista; medico;..) mesi-uomo dedicati: 2 3. tipologia: (interna/esterna) INTERNA qualifica: RESPONSABILE STRUT. SEMPLICE competenza: FISICO (giurista; statistico; economista; medico;..) mesi-uomo dedicati: 2 4. tipologia: (interna/esterna) ESTERNA qualifica: CONTRATTISTA LAUREATO JUNIOR competenza: BIOINFORMATICO (giurista; statistico; economista; medico;..) mesi-uomo dedicati: tipologia: (interna/esterna) INTERNA qualifica: RESPONSABILE STRUT. SEMPLICE competenza: MEDICO (giurista; statistico; economista; medico;..) mesi-uomo dedicati: 2 XVI

17 COMPOSIZIONE DEI COSTI DELL UNITÀ OPERATIVA NB! Esclusi i costi del coordinamento, che sono riportati nel modulo 2. Voci di costo e breve descrizione Totale di cui a carico dei fondi ministeriali 1. Personale dipendente 6 mesi uomo per 1 dirigente 1^ livello 2 mesi uomo per 3 responsabili struttura semplice ,00 NULLA 2. Personale a contratto/consulenza/borsa di studio 1 contrattista laureato junior per 2,5 anni , ,00 3. Missioni 10 missioni a 500,00 euro 1.500, ,00 4. Attrezzature (solo a noleggio o leasing) 0,00 0,00 5. Materiale di consumo Ricambio toner + software + varie informatica 1.500, ,00 6. Pubblicazioni / organizzazione convegni, ecc. 6 pubblicazioni a 1.000,00 l una 1.500, ,00 7. Elaborazione dati (specificare) 0,00 0,00 8. Spese generali delle strutture coinvolte 12% dei costi totali e 12% del finanziamento richiesto , ,82 TOTALE , ,82 XVII

18 Curriculum Vitae del Responsabile Scientifico dell Unità Operativa Paolo ROMANO Nato a Genova, il 17 Agosto 1956 Dal 1990 al 1993 Ricercatore Universitario (confermato nel 1993) presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell Università di Genova. Dal dicembre 1993 ad oggi, Dirigente I Livello a tempo indeterminato presso l'istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro di Genova. Attualmente, presso la S.C. Bioinformatica dell IST. Recapito: S.S. Bioinformatica IST, c/o Centro Biotecnologie Avanzate, Largo Rosanna Benzi 10, Genova Tel: , Fax: , paolo.romano@istge.it, Skype: p.romano Web : Formazione: 1982: Laurea in Ingegneria Elettronica, Indirizzo Informatica, Sistemistica e Telematica, Univ. Genova 1987: Dottore di Ricerca in Bioingegneria, Politecnico di Milano Pubblicazioni: 29 articoli su riviste scientifiche internazionali, 7 capitoli di libri 73 comunicazioni orali a convegni nazionali e internazionali (5 invitate), numerosi poster Curatore di rubrica per BioTec (rivista divulgativa italiana) dal 1996 al Didattica: Docente a Contratto di Bioimmagini presso la Facoltà di Ingegneria, Università di Genova (2 anni) Docente a Contratto di Bioinformatica presso la Scuola per Tecnici di Biotecnologie, Facoltà di Medicina e Chirurgia,, Università di Genova (7 anni). Organizzatore e docente in numerosi corsi di formazione e aggiornamento, attività seminariale Incarichi scientifici: Referee per riviste internazionali, tra le quali Bioinformatics e BMC Bioinformatics. Membro di Comitato Scientifico e Organizzativo di vari workshop e convegni scientifici. Responsabile scientifico di progetti di ricerca finanziati nazionali ed europei. Membro dell International Society of Computational Biology (ISCB) dal 199 e della Società Italiana di Bioinformatica (BITS) dalla sua costituzione (2004) Membro dell albo dei valutatori di progetti di ricerca per l Unione Europea. Pubblicazioni (10 più recenti e significative): 11. M.G. Campi, P. Romano, L. Milanesi, D. Marra, M. A. Manniello, B. Iannotta, G. Rondanina, E. Grasso, T. Ruzzon and L. Santi, Molecular Probe Data Base (MPDB), Nucleic Acids Research, 26:1: , P. Arrigo, P. Romano and P. Scartezzini, AgeWa: an integrated approach for antisense experiment design, IEEE Transactions on NanoBioscience, 1(4): , December Romano, P., Aresu, O., Manniello, M.A., Parodi, B., Interoperability of CABRI services and biochemical pathways databases, Comp Funct Genom 2004; 5: Romano P., Kracht M., Manniello, M.A., Stegehuis, G. and Fritze, D., The role of informatics in the coordinated management of biological resources collections, Applied Bioinformatics. 2005;4(3): Romano P., Marra D. and Milanesi L., Web services and workflow management for biological resources, BMC Bioinformatics 2005, 6(Suppl 4):S24 (doi: / s4-s24) 16. Romano P., Dawyndt P., Piersigilli F. and Swings J., Improving interoperability between microbial information and sequence databases, BMC Bioinformatics 2005, 6(Suppl 4):S23 (doi: / s4-s23) 17. P. Romano, G. Bertolini, F. De Paoli, M. Fattore, D. Marra, G. Mauri, E. Merelli, I. Porro, S. Scaglione and L. Milanesi, Network integration of data and analysis of oncology interest. Journal of Integrative Bioinformatics, 0021, Marra, D. and Romano, P., Integrating mutation data of the TP53 human gene in the bioinformatics network environment, Proc. First International Conference on Bioinformatics Research and Development BIRD '07, March 12-14, 2007, Berlin, Springer Lecture Notes in Bioinformatics LNBI 4414, pp , 2007, Springer Verlag Berlin Heidelberg Romano P, Bartocci E, Bertolini G, De Paoli F, Marra D, Mauri G, Merelli E, Milanesi L, Biowep: a workflow enactment portal for bioinformatics applications, BMC Bioinformatics 2007, 8 (Suppl 1):S E. Bartocci, D. Cacciagrano, N. Cannata, F. Corradini, Merelli, L. Milanesi, and P. Romano, An Agent-based Multilayer Architecture for Bioinformatics Grids, IEEE Transactions on NanoBioscience (IEEE-TNB), 6(2):2007 XVIII

19 MODULO 2 BIS: DESCRIZIONE DEL CONTRIBUTO DI CIASCUNA UNITÀ OPERATIVA UNITÀ OPERATIVA 2 : IEO Istituto Europeo Di Oncologia, Milano RESPONSABILE SCIENTIFICO: struttura di appartenenza : Istituto Europeo di Oncologia (IEO) indirizzo : Via Adamello, Milano nominativo: Dr. Francesca Donatella Ciccarelli funzione: Group Leader N. tel: N. fax: indirizzo francesca.ciccarelli@ifom-ieo-campus.it RAPPRESENTANTE LEGALE: nominativo: Dr. Carlo Ciani CONTRIBUTO SPECIFICO FORNITO AL PROGETTO Il nostro gruppo è interessato allo studio del genoma umano mediante la comparazione della sua sequenza con quella di genomi appartenenti a organismi di altri rami dell albero della vita. Lo scopo ultimo è quello di mettere in evidenza sia le similarità sia le differenze del genoma umano normale e alterato dalla condizione tumorale. Il principio guida di tale comparazione è l evidenza crescente che il cancro è essenzialmente una malattia genetica, che deriva dalla alterazione diretta e indiretta di geni chiave nel controllo della proliferazione cellulare. Basandosi sulla trattazione di grosse banche dati di sequenza, il nostro lavoro richiede un notevole sforzo nello sviluppo ex novo di programmi bioinformatici che aiutino l estrazione dei dati genomici, l analisi delle informazioni che ne derivano e, infine, la visualizzazione dei risultati ottenuti. Oltre al loro utilizzo nell ambito degli specifici progetti di ricerca svolti dal nostro gruppo, tali programmi bioinformatici hanno un valore scientifico intrinseco. Essi infatti rappresentano dei moduli indipendenti che possono essere applicati in vari ambiti dell analisi genomica, dallo studio di specifiche famiglie di geni a una più ampia comparazione dei caratteri genomici. In tale contesto, la condivisione delle risorse e dei servizi bioinformatici sviluppati dal nostro gruppo nell ambito della rete interistituzionale di bioinformatica fornirà dei validi strumenti in supporto a vari ambiti dell oncologia sperimentale. La costituzione della rete interistituzionale di bioinformatica offrirà l occasione per collaborazioni scientifiche nazionali e internazionali. In questo ambito, il nostro gruppo è fortemente interessato a istituire e a partecipare a gruppi di lavoro che mettano insieme laboratori di ricerca nazionali ed esteri nel campo soprattutto della genomica oncologica. L aspetto collaborativo nel contesto dell analisi del genoma canceroso è tuttora molto carente in Italia, sia per la novità dell approccio sia per un oggettivo ritardo nella costituzione di collaborazioni rispetto ad altre nazioni. La creazione di un gruppo di lavoro specificamente dedicato all oncogenomica nell ambito della rete istituzionale di bioinformatica costituirebbe il primo passo verso una maggiore integrazione delle risorse. METODOLOGIA Il nostro gruppo ha già sviluppato una serie di moduli per l analisi genomica che possono costituire il punto di partenza del nostro apporto alla rete interistituzionale di bioinformatica. Tutti questi moduli sono scritti in linguaggio Perl o C++ e sono dotati di interfaccia grafica. Quest ultima permette un loro utilizzo da parte di un vasto gruppo di utenti, anche non esperti in bioinformatica. Un primo modulo sviluppato nel nostro gruppo permette l analisi delle varianti di splicing appartenenti a uno specifico locus genico in relazione alle loro evidenze di espressione in condizioni normali e/o tumorali. Lo scopo è quello di integrare i dati derivanti da studi di espressione genica su larga scala, quali chips di microarray, e presenza di diverse isoforme di splicing associate a uno stesso locus genico. L espressione differenziata di specifiche varianti trascrizionali nelle diverse condizioni normale e tumorale è un dato ben accertato in letteratura. Tuttavia, dato il crescente numero sia di sequenze collezionate nelle varie banche dati, sia dei valori di espressione a esse associati, è spesso difficile riuscire a derivare una relazione qualitativa e quantitativa tra presenza di varianti trascrizionali di un dato gene in una data condizione e differenti valori di espressione. Il nostro modulo fornisce un utile strumento per rendere visibile e quantificabile tale relazione e può essere utilizzato per lo studio di qualunque famiglia di geni per cui ci siano informazioni nelle banche dati di sequenza e di espressione genica. Inoltre, questo modulo è in grado di fornire sia un output grafico interattivo sia di salvare i risultati della ricerca in formato XIX

20 testo per un loro ulteriore utilizzo. Tale flessibilità ne permette l utilizzo da parte sia di esperti, come punto di partenza per analisi più dettagliate, sia di non-esperti in bioinformatica che siano interessati ad accumulare informazioni su una particolare famiglia genica di interesse. Il nostro programma è a tutt oggi già completo e pronto per condividerne l utilizzo. Nel nostro gruppo stiamo anche sviluppando dei protocolli per estrarre informazioni di vario tipo dagli output di programmi che confrontano genomi di diversi organismi. Tali output, spesso molto complicati, costituiscono delle vere e proprie miniere di dati che risultano tuttavia difficili da estrarre e interpretare perché contenuti e a volte nascosti all interno del medesimo file. La procedura che stiamo sviluppando risulterà molto flessibile in quanto permetterà l estrazione di specifiche informazioni a partire dallo stesso output di confronto genomico. Nel dettaglio, tale procedura potrà: (1) estrarre le varianti trascrizionali di un locus genico basandosi esclusivamente sulle loro coordinate genomiche; (2) individuare duplicazioni specifiche di un locus genico all interno di tutto il genoma; (3) identificare delle relazioni di paralogia interna tra un gruppo di trascritti; (4) fornire un ouput grafico dei risultati. Questa procedura, che risulta globalmente abbastanza complessa, costituisce il primo sforzo teso a rendere più flessibile e facile l interpretazione di dati risultanti dall analisi genomica. Il suo utilizzo all interno della rete bioinformatica interistituzionale consentirà l estensione delle più moderne tecniche di analisi genomica anche a ricercatori sperimentali e clinici non esperti in bioinfromatica. XX