Transcript Conferenza del Dipartimento Roma, 26 e 27 maggio 2014
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CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Silvia Scaglione
Attività Progettuale
Biotecnologie
26 e 27 Maggio, 2014
Conferenza
Dipartimento
DIITET
Convegno
del del
Dipartimento
di Ingegneria,
26 ee 27
maggioper
2014
ICT
Tecnologie
l’Energia e i Trasporti
Slide 2
Silvia Scaglione
Introduzione alle biotecnologie
Le biotecnologie sono intrinsecamente multidisciplinari,
coinvolgendo input da:
Processi Biotecnologici
• Biochimica
Industriali
• Ingegneria
Medicina
• Biologia
traslazionale
• Informatica
• Genetica
• Fisiologia
• Matematica
Ricerca biomedica
di base
High-dimensional
“omics” data
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
Strumenti di calcolo
ed algoritmi ad alte
prestazioni
Modelli matematici,
ottimizzazione di processi,
statistica per l’analisi di
sistemi biologici complessi
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Silvia Scaglione
Il Programma di Ricerca H2020 e le Biotecnologie
http://ec.europa.eu/research/horizon2020
Call: Biotech 1 Syntetic biology
Call: Biotech 2 e Health PHC32 Nuovi approcci
bioinformatici a supporto di esigenze cliniche,
mediche e biotecnologie
Call: Biotech 3,4 e LCE 15 Processi biotecnologici
industriali
Call: Health PHC16 Tools e tecnologie per terapie
avanzate
Call: ICT 26: Photonics KET Biofotonica
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
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Silvia Scaglione
Synthetic biology
Hypothesis
Construct Logic
Build Math Model
Design e costruzione di nuove parti
biologiche e reti sintetiche
Simulazione qualitativa
•Full range della dinamica di una rete in
una singola simulazione
•Individuazione di reti che esibiscono il
comportamento desiderato
Modulo Stocastico
•Ottimizzazione della probabilità di
ottenere il comportamento desiderato
•Ranking delle strutture di rete plausibili
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
Numerical
Simulation
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Silvia Scaglione
Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Metodi per l’analisi e l’integrazione di
dati omici
Metodi e strumenti computazionali per
la System biology
IMATI
Applicazioni della bioinformatica a supporto
ISTI
della ricerca biomedica
IIT
Metodi e modelli matematici per l'analisi di
dati biomedici
IASI
Sviluppo di tools open source per la
bioinformatica
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
ISSI
A
IAC
ICAR
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Silvia Scaglione
Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Metodi e strumenti
computazionali per
la System Biology
(individuazione
pathway biologici)
Esperimenti/raccolta dati
Metodi per l’analisi e
l’integrazione di dati
omici
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
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Silvia Scaglione
Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Applicazioni della bioinformatica a supporto della ricerca
biomedica Identificazione marcatori, studio RNA regolatori,
predizione di strutture proteiche e loro interazione
Metodi e modelli matematici per l'analisi
di dati biomedici
Sviluppo di tools open source per la
Metodi per il supporto della gestione di
bioinformatica
interventi e delle decisioni cliniche
Database e piattaforme web per analisi
dati. Algoritmi e HPC per big-data.
Simulazione modelli biologici e patologie.
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Silvia Scaglione
Processi biotecnologici industriali
Sviluppo biocatalizzatori
enzimatici per processi
biomimetici CCS di postcombustione
Cattura
biomimetica
della CO2 da
fumi di
combustione
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
Immobilizzazione di
anidrasi carbonica
ricombinante su solidi
granulari
Progettazione e realizzazione
di Unità di Assorbimento
Biomimetico
Selezione di configurazioni
reattoristiche per
l’assorbimento promosso da
biocatalizzatori enzimatici
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Silvia Scaglione
Processi biotecnologici industriali
Prototipizzazione
di sistemi
hardware per
l’ingegneria dei
tessuti
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Silvia Scaglione
Tools e tecnologie per terapie avanzate
Bioreattori per l’Ingegneria dei Tessuti
bone
cartilage
Scaffolds
biomimetici
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Silvia Scaglione
Tools e tecnologie per terapie avanzate
Tecniche innovative per la modellazione ed analisi di sistemi per il
drug design & delivery
- Dinamica di
rilascio/assorbimento
di farmaci nella cornea
- Analisi e sviluppo di metodologie
geometrico/topologiche per la modellizzazione di superfici
molecolari
- Drug delivery attraverso la pelle (cerotto medicato)
D e liv e r y o f t h e t h e r a p e u t ic m o le c u le t o t h e v e s s e l w a ll
vessel
s te n t
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- Stent
cardiovasculari a
rilascio di farmaco
(DES)
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Silvia Scaglione
Tools e tecnologie per terapie avanzate
Fabbricazione di protesi personalizzate
Richiesta del medico di
protesi personalizzate per
l’analisi preopeatoria in vitro
Protesi personalizzate
Analisi di
bioimmagini per
la stima di
informazioni
patient-specific
necessarie per
costruire
manufatti
patient-specific
Metodologie
per simulazioni
FEM e CFD
stocastiche
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Componenti
patient-specific
per l’analisi in vitro
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Silvia Scaglione
Biofotonica: diagnostica
• Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di strutture
ottiche risonanti (biosensori) per la rivelazione di biomarker di
interesse clinico
• Tecniche di microscopia avanzata per diagnostica biomedicale
(SHG)
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Silvia Scaglione
Biofotonica: terapia
• Riparazione laser-indotta di tessuti
biologici (oculistica, microvascolare,
neuro);
• Emostasi indotta da blue-LED di alta
potenza (dermatologia, vascolare)
• Dispositivi biopolimerici impiantabili
per il rilascio di farmaci con
attivazione laser
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Silvia Scaglione
Sinergie
Nanotecnologie e materiali avanzati
Health care and Wellbeing
Matematica Applicata
CNR
AP: Biotecnologie
Dipartimento di
Scienze Mediche
Università e
Centri di ricerca
DIITET
Dipartimento di Scienze
Bio-agro alimentari
Industrie e PMI
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
Low Carbon
Technologies
Grandi Infrastrutture ricerca
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Silvia Scaglione
Acknowledgements and contacts
IMATI
[email protected]
IDASC
[email protected]
IEIIT
[email protected]
ISSIA
[email protected]
IIT
[email protected]
IRC
[email protected]
IFAC
[email protected]
IASI
[email protected]
[email protected]
Conferenza del Dipartimento
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IAC
[email protected]
ICAR
[email protected]
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Silvia Scaglione
Attività Progettuale
Biotecnologie
26 e 27 Maggio, 2014
Conferenza
Dipartimento
DIITET
Convegno
del del
Dipartimento
di Ingegneria,
26 ee 27
maggioper
2014
ICT
Tecnologie
l’Energia e i Trasporti
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Silvia Scaglione
Introduzione alle biotecnologie
Le biotecnologie sono intrinsecamente multidisciplinari,
coinvolgendo input da:
Processi Biotecnologici
• Biochimica
Industriali
• Ingegneria
Medicina
• Biologia
traslazionale
• Informatica
• Genetica
• Fisiologia
• Matematica
Ricerca biomedica
di base
High-dimensional
“omics” data
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
Strumenti di calcolo
ed algoritmi ad alte
prestazioni
Modelli matematici,
ottimizzazione di processi,
statistica per l’analisi di
sistemi biologici complessi
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Silvia Scaglione
Il Programma di Ricerca H2020 e le Biotecnologie
http://ec.europa.eu/research/horizon2020
Call: Biotech 1 Syntetic biology
Call: Biotech 2 e Health PHC32 Nuovi approcci
bioinformatici a supporto di esigenze cliniche,
mediche e biotecnologie
Call: Biotech 3,4 e LCE 15 Processi biotecnologici
industriali
Call: Health PHC16 Tools e tecnologie per terapie
avanzate
Call: ICT 26: Photonics KET Biofotonica
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Silvia Scaglione
Synthetic biology
Hypothesis
Construct Logic
Build Math Model
Design e costruzione di nuove parti
biologiche e reti sintetiche
Simulazione qualitativa
•Full range della dinamica di una rete in
una singola simulazione
•Individuazione di reti che esibiscono il
comportamento desiderato
Modulo Stocastico
•Ottimizzazione della probabilità di
ottenere il comportamento desiderato
•Ranking delle strutture di rete plausibili
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Numerical
Simulation
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Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Metodi per l’analisi e l’integrazione di
dati omici
Metodi e strumenti computazionali per
la System biology
IMATI
Applicazioni della bioinformatica a supporto
ISTI
della ricerca biomedica
IIT
Metodi e modelli matematici per l'analisi di
dati biomedici
IASI
Sviluppo di tools open source per la
bioinformatica
Conferenza del Dipartimento
Roma, 26 e 27 maggio 2014
ISSI
A
IAC
ICAR
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Silvia Scaglione
Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Metodi e strumenti
computazionali per
la System Biology
(individuazione
pathway biologici)
Esperimenti/raccolta dati
Metodi per l’analisi e
l’integrazione di dati
omici
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Silvia Scaglione
Nuovi approcci bioinformatici a supporto di
esigenze cliniche, mediche e biotecnologie
Applicazioni della bioinformatica a supporto della ricerca
biomedica Identificazione marcatori, studio RNA regolatori,
predizione di strutture proteiche e loro interazione
Metodi e modelli matematici per l'analisi
di dati biomedici
Sviluppo di tools open source per la
Metodi per il supporto della gestione di
bioinformatica
interventi e delle decisioni cliniche
Database e piattaforme web per analisi
dati. Algoritmi e HPC per big-data.
Simulazione modelli biologici e patologie.
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Silvia Scaglione
Processi biotecnologici industriali
Sviluppo biocatalizzatori
enzimatici per processi
biomimetici CCS di postcombustione
Cattura
biomimetica
della CO2 da
fumi di
combustione
Conferenza del Dipartimento
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Immobilizzazione di
anidrasi carbonica
ricombinante su solidi
granulari
Progettazione e realizzazione
di Unità di Assorbimento
Biomimetico
Selezione di configurazioni
reattoristiche per
l’assorbimento promosso da
biocatalizzatori enzimatici
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Processi biotecnologici industriali
Prototipizzazione
di sistemi
hardware per
l’ingegneria dei
tessuti
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Tools e tecnologie per terapie avanzate
Bioreattori per l’Ingegneria dei Tessuti
bone
cartilage
Scaffolds
biomimetici
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Tools e tecnologie per terapie avanzate
Tecniche innovative per la modellazione ed analisi di sistemi per il
drug design & delivery
- Dinamica di
rilascio/assorbimento
di farmaci nella cornea
- Analisi e sviluppo di metodologie
geometrico/topologiche per la modellizzazione di superfici
molecolari
- Drug delivery attraverso la pelle (cerotto medicato)
D e liv e r y o f t h e t h e r a p e u t ic m o le c u le t o t h e v e s s e l w a ll
vessel
s te n t
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- Stent
cardiovasculari a
rilascio di farmaco
(DES)
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Tools e tecnologie per terapie avanzate
Fabbricazione di protesi personalizzate
Richiesta del medico di
protesi personalizzate per
l’analisi preopeatoria in vitro
Protesi personalizzate
Analisi di
bioimmagini per
la stima di
informazioni
patient-specific
necessarie per
costruire
manufatti
patient-specific
Metodologie
per simulazioni
FEM e CFD
stocastiche
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Componenti
patient-specific
per l’analisi in vitro
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Silvia Scaglione
Biofotonica: diagnostica
• Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di strutture
ottiche risonanti (biosensori) per la rivelazione di biomarker di
interesse clinico
• Tecniche di microscopia avanzata per diagnostica biomedicale
(SHG)
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Biofotonica: terapia
• Riparazione laser-indotta di tessuti
biologici (oculistica, microvascolare,
neuro);
• Emostasi indotta da blue-LED di alta
potenza (dermatologia, vascolare)
• Dispositivi biopolimerici impiantabili
per il rilascio di farmaci con
attivazione laser
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Silvia Scaglione
Sinergie
Nanotecnologie e materiali avanzati
Health care and Wellbeing
Matematica Applicata
CNR
AP: Biotecnologie
Dipartimento di
Scienze Mediche
Università e
Centri di ricerca
DIITET
Dipartimento di Scienze
Bio-agro alimentari
Industrie e PMI
Conferenza del Dipartimento
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Low Carbon
Technologies
Grandi Infrastrutture ricerca
Slide 16
Silvia Scaglione
Acknowledgements and contacts
IMATI
[email protected]
IDASC
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IEIIT
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ISSIA
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IIT
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IRC
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IFAC
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IASI
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IAC
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ICAR
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