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Bioinformatica - Bioinformatics - Obiettivi formativi

L'obiettivo del Corso di Laurea in Bioinformatica è quello di preparare una figura professionale che possieda solide competenze di base sia in biologia che in informatica e ingegneria dell'informazione e che sia immediatamente impiegabile per fornire un supporto tecnico di alto livello in istituzioni sanitarie e imprese biotecnologiche o in alternativa inserito in percorsi di ulteriore specializzazione per un futuro arruolamento in istituzioni scientifiche impegnate in ricerca scientifica. Questa caratteristica è ben testimoniata dal gran numero di crediti per i corsi di base nelle discipline matematiche, fisiche, informatiche e statistiche (36 CFU rispetto al minimo ministeriale di 10 CFU) ed alla presenza di 30 CFU in materie affini nei settori INF, ING-INF e MAT. Il corso inoltre fornirà gli elementi per una riflessione approfondita delle problematiche bioetiche con particolare attenzione alla diffusione e protezione dei dati sensibili disponibili sulle grandi banche dati genomiche.
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I laureati del corso di laurea in bioinformatica devono:
• possedere una buona formazione matematica e le conoscenze fondamentali nei vari settori delle scienze e tecnologie informatiche; possedere una conoscenza di base dei sistemi biologici complessi sui quali opereranno grazie a strumenti di chimica, biologia cellulare e molecolare e genetica;
• avere capacità di affrontare e analizzare sistemi biologici complessi e di sviluppare o adattare sistemi informatici per collezionare, analizzare, filtrare i dati e coglierne il senso biologico;
• acquisire le metodologie di indagine più utilizzate ed essere in grado di applicarle in situazioni concrete ed eventualmente adattarle e variarle per risolvere problemi specifici con particolare riguardo alle attività bioinformatiche di laboratori bio-medici;
• essere capaci di lavorare in gruppi e reti di interazione operanti sul territorio nazionale o su scala internazionale.

A tale scopo i laureati dovranno dimostrare:
• competenze sui metodi, le tecniche e le applicazioni nei settori di base dell'ingegneria dell'informazione e della biologia molecolare e cellulare;
• conoscenza delle tecnologie e delle metodologie per il progetto di esperimenti biomolecolari e dell'implementazione di piattaforme informatiche per l'analisi dei dati “omici” su larga scala per applicazioni bio-mediche;
• conoscenza dei sistemi di memorizzazione, elaborazione e gestione dei dati biomolecolari su larga scala;
• conoscenza dei principali pacchetti software del settore e per lo sviluppo di programmi nel settore bioinformatico;
• conoscenza delle più importanti basi di dati bio-molecolari pubbliche e dei relativi formati e strutture dei dati;
• conoscenza dei principali tecnologie e algoritmi per l'analisi delle sequenze e strutture biologiche;
• capacità di sviluppo, realizzazione ed integrazione di librerie software per l'analisi di dati genomici e di sistemi basati su web per la presentazione e gestione dei dati bio-molecolari e clinico-diagnostico;
• conoscenza delle principali metodologie di “data mining” e capacità di interpretare i dati alla luce delle problematiche tipiche della biologia cellulare e molecolare in ambito bio-medico;
• conoscenza di strumenti e modelli statistici di interesse bio-medico;
• capacità di approccio integrato bio-informatico ai problemi di genomica e proteomica;
• capacità di selezionare gli strumenti più adatti alla soluzione dei problemi tipici della bioinformatica con un approccio integrativo e multi-disciplinare;
• capacità di dialogare direttamente sia con biologi e medici sia con informatici per facilitare la comunicazione fra i sue ambiti e la progettazioni di sistemi che risponda alle reali esigenze biologiche oltre che diagnostiche e terapeutiche.

Ai fini indicati, il curriculum della laurea in bioinformatica deve:
• comprendere strumenti di matematica discreta e del continuo; principi e strutture dei sistemi di elaborazione hardware e software; tecniche e metodi di progettazione e realizzazione di sistemi informatici di base e applicativi; conoscenze nelle discipline biologiche, biochimiche e biomediche fondamentali e nelle applicazioni informatiche in tali settori;
• fornire al laureato le competenze necessarie per operare negli ambiti della progettazione, realizzazione, sviluppo, gestione e manutenzione di sistemi bioinformatici;
• prevedere non meno di 20 crediti dedicati ad attività di laboratorio nelle attività caratterizzanti ed affini;
• prevedere, in relazione a specifici obiettivi formativi, l'obbligo di attività complementari, come tirocini formativi presso aziende, strutture della pubblica amministrazione e laboratori, oltre a soggiorni di studio presso altre università italiane e estere, anche nel quadro di accordi internazionali.

Agli studenti verranno forniti sia gli strumenti tecnico-pratici che le basi metodologiche necessarie per creare un profilo professionale genuinamente multi-disciplinare. Già dal primo anno di corso verranno, infatti, impartite nozioni di base di matematica, fisica, statistica e chimica insieme a conoscenze essenziali per comprendere la struttura e la funzione dei sistemi biologici interpretati in chiave molecolare e cellulare.
Obiettivo dei corsi dell'area matematico/statistica è quello di fornire gli strumenti di base per sviluppare capacità logico-matematiche e statistiche orientate all'utilizzo di dati di tipo molecolare e cellulare per tematiche bio-mediche.
Obiettivo del corso di fisica è quello di orientare la mentalità dello studente ad una approccio scientifico quantitativo ed a fornire la capacità di formalizzare problemi del mondo reale e risolverli con strumenti di calcolo automatico. Nell'ambito dei corsi di base di matematica, fisica e statistica, lo studente verrà gradualmente guidato – in sintonia con i corsi di base di biologia cellulare e molecolare – attraverso le tematiche e le domande tipiche della biologia. A questo fine, saranno affiancati laboratori di informatica e di biologia cellulare e molecolare.
Obiettivo del corso di informatica è quello di fornire fin da subito la capacità di progettazione e sviluppo di programmi tramite programmazione sia procedurale che orientata agli oggetti e la capacità di integrazione di moduli e librerie. Verranno inoltre fornite le metodologia di base per la progettazione e l'analisi di algoritmi iterativi e ricorsivi, le principali strutture dati ed i relativi algoritmi.
Gli insegnamenti di base della chimica forniscono una visione globale delle proprietà e della reattività dei principali elementi e dei loro composti più importanti. Sono previsti, sin dal primo anno, corsi di chimica inorganica e organica, in modo da interloquire direttamente con i paralleli corsi di matematica, fisica e biologia cellulare e molecolare.
A partire dal secondo anno verranno approfondite le conoscenze biologiche in genetica oltre che quelle di biologia cellulare e molecolare. Fra il primo ed il secondo anno sono previste le attività specifiche della bioinformatica che potranno quindi utilmente avvalersi delle conoscenze matematico-informatiche e biologiche già acquisite nel primo anno. Nel secondo anno, tali attività hanno l'obiettivo di fornire le conoscenze utili all'utilizzo professionale delle banche dati biologiche e dei principali strumenti di analisi presenti in rete, di conoscere gli algoritmi per l'allineamento di sequenze e strutture biologiche, di utilizzare vocabolari biologici controllati. Nel terzo anno, le nozioni di bioinformatica si svilupperanno verso tecnologie e metodi più avanzati per la generazione di dati biomolecolari e la loro l'analisi. Inoltre, verranno illustrati metodi per la visualizzazione di dati su larga scala e la loro integrazione molti-livello.
Nel terzo anno viene offerta la possibilità di approfondire e completare la preparazione mediante materie affini ed integrative in due direzioni principali: una di carattere più informatico mediante lo studio di metodi e algoritmi avanzati per l'analisi dei dati bio-molecolari, l'altra a carattere più ingegneristica e cioè orientata all'analisi e progetto di modelli formali di generazione dell'informazione nei sistemi biologici. Inoltre gli studenti potranno approfondire campi applicativi di grande potenzialità (i.e. la Genomica Funzionale Vegetale)
Particolare cura sarà rivolta alla creazione di una mentalità “integrativa” che riesca a coordinare in modo armonico competenze che oggi risultano invece separate dagli specialismi di settore. In altre parole, il corso nel suo complesso ed i corsi nella loro specificità, saranno centrati sull'applicazione dei concetti matematico/informatici ai problemi della biologia molecolare cellulare e alle sue derivazioni diagnostiche e terapeutiche. A tal fine, verranno continuamente monitorati e sensibilizzati i docenti in modo da evitare il più possibile la compartimentalizzazione delle competenze e da promuovere l'integrazione dei programmi. Tale approccio permetterà, in modo naturale, un più facile inserimento nel mondo del lavoro, la cui natura multi-disciplinare è da tutti invocata e auspicata (accademia e industria). La quota del tempo dedicato allo studio individuale è definita nel Regolamento didattico del corso di studio.