L'Unità Operativa di Biostatistica

ISPO  La UO Biostatistica è una Unità Operativa assistenziale a direzione universitaria. Il decreto che ne sancisce la costituzione risale al 4 aprile 2004; le strutture sono state acquisite nell’agosto 2004. Essa è regolamentata dal Protocollo d’intesa Regione-Università. Afferiscono alla UO ricercatori, titolari di assegno di ricerca, tecnici laureati e non laureati, dottorandi di ricerca e ricercatori o personale ISPO e consulenti con contratto di collaborazione.
Due sono le attività della UO: formazione e ricerca.

Attività di formazione

La UO, il Dipartimento di Epidemiologia e le altre strutture dell'ISPO concorrono all’offerta formativa della Facoltà medica per la Statistica medica e la metodologia biostatistica ed epidemiologica.

La UO è la sede della Scuola di specializzazione in Statistica sanitaria e biometria (a norma UE sulla base del decreto di riordino del 2005 delle specializzazioni di area medica). La scuola inizierà l’attività nell’anno accademico 2008-2009 (referente prof. Annibale Biggeri).

La UO è partner del Master in Epidemiologia dell’Università di Torino. Promosso nel 1996 dall’Associazione Italiana di Epidemiologia (AIE), il Master in Epidemiologia è stato anche frutto dell’impegno della Facoltà medica fiorentina e del ISPO. Successivamente, il Master AIE è passato all’Università di Torino, mantenendo la struttura originaria grazie alla convenzione con la Fondazione ISI e la cooperativa Epidemiologia e Prevenzione.

La UO è partner del Master interuniversitario di Biostatistica, ormai al sesto ciclo, iniziativa congiunta della Università di Bologna (Dip. di Scienze Statistiche) e dell’Università di Firenze (Dip. di Statistica e Dip. Area critica).

La UO è in stretto rapporto con il Dipartimento di Statistica “G. Parenti” dell’Università di Firenze, a cui afferisce il personale universitario della UO. In questo ambito di collaborazione, la UO è partner della scuola di dottorato in Statistica applicata del Dipartimento.

La UO è partner del dottorato in Scienze Infermieristiche.

La didattica delle materie biostatistiche nei corsi di laurea della Facoltà medica si avvale delle risorse della UO, così come per i corsi di laurea e laurea specialistica in Biologia e Biotecnologie.

Attività di ricerca

La ricerca in biostatistica riguarda lo sviluppo di nuovi metodi nel settore applicativo della biomedicina. Tradizionalmente i ricercatori afferenti alla UO hanno svolto ricerca in ambito applicativo prevalentemente oncologico, su modelli di regressione in epidemiologia, su metodi statistici per l’analisi spazio-temporale e per l’analisi di dati di genomica funzionale.

Metodi per la Sorveglianza epidemiologica spazio-temporale
Le attività di sorveglianza epidemiologica sono ormai sempre più orientate verso sistemi rapidi di interrogazione ed analisi a livello microgeografico. La UO Biostatistica è da molti anni un punto di riferimento per questo tipo di indagini, il gruppo che la costituisce ha lavorato fin dal 1996 nell’ambito del progetto europeo BIOMED 1996-99 “Disease Mapping and Risk Assessment for Public Health”, del progetto GRASPA finanziato dal Ministero dell’Università (PRIN 1998, 2000, 2002, 2004, 2006), dell’indagine dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO-Europe European Centre for Environment and Health ECEH, Rome Division) sulle aree italiane a rischio ambientale (2001), dell’indagine sulle aree a rischio in Sardegna nell’ambito del Piano Operativo Nazionale sulle Attività di Sostegno alle Regioni Obiettivo 1 PON ATAS 2004-2007. L’UO è stata inoltre coinvolta nei piani di gemellaggio con le regioni meridionali nell’ambito del PON ATAS su incarico del Ministero della salute e del MISE, in particolare sui temi di ambiente e salute. Sono anche da menzionare gli studi sui disturbi respiratori nell’infanzia e l’ambiente SIDRIA, fin dal 1994, lo studio SIDRIA-2 e il progetto strategico Ambiente e Salute (2006 – Ministero della Salute) e lo studio DRIAS (nell’ambito del PON ATAS 2004-2007).
Attività didattiche sono state svolte in Germania (Free University), Francia (International Agency for Research on Cancer e International Network of Cancer Registries - WHO), Spagna (Università di Valencia) e Brasile (Università di Bahia, Fondazione Fiocruz); relazioni invitate Environmetrics Society negli Stati Uniti, in Canada e in Cina, International Society for Environmental Epidemiology a Parigi e Dublino, International Society for Clinical Biostatistics in Grecia.
Unità di ricerca del PRIN2007-2009 “Valutazione di impatto sanitario dell'inquinamento atmosferico a livello regionale”, e partner dell’Università di Milano nel progetto della Regione Lombardia sull’impatto dell’inquinamento atmosferico, è coordinatore del Progetto Sarroch “Ambiente e salute” sull’impatto della più importante raffineria del Mediterraneo (secondo supersite europeo), del progetto finalizzato del Ministero della salute 2006 “Sorveglianza epidemiologica del rischio legato a fonti di origine industriale e militare”, Unità di ricerca del progetto strategico 2006 Ambiente e Salute e infine è unità di ricerca nel progetto WHO Europe sulle aree a rischio della Sicilia.
Sono tuttora in corso di sfruttamento scientifico i progetti europei (V Framework) PHEWE e EuroHEAT, sulla valutazione degli effetti a breve termine dei cambiamenti climatici. In questo ambito abbiamo vinto il Kenneth Rothman Prize 2009 e il Best Environmental Epidemiology Paper Award 2009 per l’articolo che riporta i primi risultati dello studio PHEWE. L’impatto dei cambiamenti climatici sulla salute è oggetto di molti progetti di studio tra cui finanziato la coorte dei minatori di Campiano per le caratteristiche microclimatiche delle condizioni di lavoro (Regione Toscana Piano mirato "Confronto dati di mortalità anni '50-'60-'70 con i dati degli anni '80-'90 delle miniere delle Colline Metallifere").
Rientrano nella metodologia statistica per la sorveglianza epidemiologica anche i progetti con l’Università Federico II di Napoli, Facoltà di Medicina Veterinaria, su applicazioni parassitologiche (si veda anche la rivista internazionale GeoSpatial Health, e il gruppo GNOSIS). E’ in corso il progetto in collaborazione con la Harvard University sulla sorveglianza epidemiologica del rischio antrace, finanziato del Center for Disease Control di Atlanta (WHO-US),.
Nel 2010 viene organizzata la sessione invitata “Epidemiological Surveillance: space-time approaches and multiple testing problems” alla International Biometric Conference. Sullo stesso tema è stata fatta domanda per un finanziamento UE COST Action, come coordinatori (partner University of Basque Country, Université de Strasbourg, University of Bath, University of Freiburg). Infine sono stati finanziati i progetti ITT AOOGRT/325406/Q.80.110 Epidemiological and statistical approaches to Risk Communication in areas at high environmental hazard e PRIN 2008TXL73Z Metodi economici e statistici per le ricerche di epidemiologia ambientale, entrambi tesi a sviluppare gli aspetti di comunicazione del rischio e partecipazione.

Modelli probabilistici e decisionali per la valutazione di impatto dei programmi di screening e la stima di impatto e carico di malattia
La gestione dei programmi di screening richiede la messa a regime di strumenti previsionali che permettano di simulare per mezzo di adeguati modelli matematici e probabilistici diversi scenari alternativi. Questi strumenti, sempre più affini a sistemi esperti sperimentati nell’ambito delle ricerche sulla intelligenza artificiale combinano informazioni sulla storia naturale della malattia, sulla efficacia delle opzioni terapeutiche (in termini di meta-analisi), sui fattori prognostici e sulle linee-guida. Sono strumenti probabilistici che permettono di propagare l’incertezza e di valutarne le implicazioni. La UO Biostatistica ha sviluppato modelli bayesiani per le stime di impatto nell’ambito di studi epidemiologici sugli effetti dell’inquinamento atmosferico e per la metanalisi di studi epidemiologici. Ha sviluppato l’analisi bayesiana in ambito sia geografico che negli studi di genomica funzionale, apparentemente lontani ma metodologicamente molto affini.
Nell’ambito del CCM Osservatorio nazionale screening 2006-2009 è stato attivato uno specifico progetto di ricerca della UO sull’analisi costo-efficacia dei programmi di screening/vaccinazione per il cervicocarcinoma. La modellistica di impatto è inoltre sviluppata nell’ambito dei Progetti Integrati Oncologia 2006 di cui la UO è capofila di un sottoprogetto. Il sottoprogetto ha lo scopo di mettere in relazione misure riassuntive di salute e cause di malattia utilizzando la metodologia “Burden of Disease” . Gli aspetti innovativi del progetto sono: l’uso di indicatori basati su misure riassuntive di salute, misure cioè che combinano informazioni sulla lunghezza della vita (come la mortalità) e sulla sua qualità (come la presenza di disabilità) in un unico numero (BoD “Burden of Disease”: Murray and Lopez, Lancet, 1997); la traduzione degli indicatori BoD in indicatori di impatto, ottenuta applicando le tecniche di stima delle frazioni attribuibili (Steenland and Armstrong, Epidemiology, 2007); la trattazione dell’incertezza e le valutazioni degli scenari futuri mediante tecniche completamente probabilistiche (Biggeri, Bellini e Terracini: MISA, Epidemiologia e Prevenzione, 2004).
Nel 2009-2010 è stato ulteriormente finanziato il progetto CCM Ministero della Salute “Modelli statistici di previsione dell’impatto della vaccinazione dell’infezione per virus HPV nella prevenzione del carcinoma della cervice uterina nell’ambito di un programma di sanità pubblica” e sono stati approvati i progetti “Analisi costo-efficacia di 4 strategie di screening del tumore della cervice uterina” e “Analisi dei costi nei programmi di screening organizzato e in setting opportunistici nell’ambito della prevenzione per il tumore della mammella”. E’ stato inoltre finanziato il progetto ITT “Statistical models for cancer screening: new technology assessment and
cost-effectiveness analysis” che riguarda anche lo screening per tumori colo-rettali oltre quelli citati in precedenza.

Diseguaglianze sociali e salute
La UO Biostatistica svolge una attività di supporto e documentazione sulle diseguaglianze sociali e salute nella Regione Toscana. In particolare lo Studio Longitudinale Toscano (SLTo) è un progetto regionale realizzato dal Settore Sistema Statistico Regionale e D.G. Diritto alla Salute e Politiche di Solidarietà della Regione Toscana, Dipartimento di Statistica dell’Università di Firenze, Istituto per lo Studio e la Prevenzione Oncologica ISPO, Comune di Firenze, Comune di Prato, Comune di Livorno. Responsabile del progetto è Paola Baldi, ex-dirigente del Settore Sistema Statistico Regionale della Regione Toscana. Coordinatore del gruppo di lavoro è il Prof. Annibale Biggeri. La UO è da molti anni punto di riferimento italiano e internazionale su questi temi di ricerca, costituendo l’unico esempio nazionale se si esclude lo Studio Longitudinale di Torino. Ha prodotto vari rapporti per la Regione Toscana (Studio Longitudinale Toscano 1998, 2003, 2007), collaborato al progetto nazionale Resò in collaborazione con ISPESL, ISTAT, diretto come responsabile nazionale il Progetto “Disuguaglianze sociali nella salute. Valorizzazione dei dati correnti” Ricerca sanitaria finalizzata art. 12 Ministero della salute - Regione Valle d’Aosta, 2005-2008.
Nell’ambito di questo filone di ricerca è stato prodotto l’indice di deprivazione italiano per Comune e per sezione di censimento, di cui il volume della Franco Angeli “Un indice di deprivazione a livello aggregato da utilizzare su scala nazionale: giustificazioni e composizione”. Salute e Società. 2009. La UO collabora con l’Istituto Superiore di Sanità nella predisposizione di metodologie per il controllo del confondimento socio-economico negli studi di epidemiologia ambientale (si veda la tesi di dottorato della dott.ssa L. Grisotto “Modelli Bayesiani gerarchici per il controllo della distorsione ecologica” 2009).
Nell’ambito delle disuguaglianze di genere la O è coinvolta nel Corso di Perfezionamento e Aggiornamento professionale “Donne, Politica e Istituzioni – Corso Avanzato” Ministero Pari
Opportunità e Università di Trieste.
Nel 2010 è stato finanziato dall’Istituto Nazionale per la Salute, i Migranti e la Povertà (Roma) il progetto “Costruzione di capacità di controllo delle disuguaglianze di salute in Italia” e la UO è partner nei progetti europei Ineq-Cities (Project No 20081213 Socio-economic inequalities in mortality: evidence and policies in cities of Europe) e Global Burden of Disease (GBD) – Socioeconomic determinants (http://www.eurogbdse.orginfo.no/ ).

Metodi statistici per l’analisi dei dati di genomica funzionale
La genomica funzionale rappresenta un settore di sviluppo in rapida evoluzione e su cui è cruciale la convergenza e complementarietà di competenze diverse. La UO Biostatistica è stata responsabile nazionale dei progetti PRIN 2003 “Analisi statistica dei dati di espressione genica” e PRIN 2005 “Metodi statistici negli studi di biologia sistemica” (cui hanno partecipato le Università di Torino, Milano, Milano San Raffaele, Padova, Udine). Ha svolto nell’ambito della Università Italo-Francese il progetto “Galileo” 2004/2005 sul “Disegno sperimentale in genomica funzionale” (con Genopole Evry, INRA e UMR AgroParisTech), è partner nel Network of Excellence NuGO 2006-2009 (European Union VI Framework Programme) per il coordinamento del WP7 Bioinformatics e ha vinto il bando per l’analisi statistica del NuGO PPS Study 2008-2010 (www.nugo.org).
In particolare la UO sviluppa la modellistica statistica nell’ambito della Biologia sistemica tramite:
1) approcci bayesiani agli studi di genomica funzionale, con particolare riguardo al disegno sperimentale. 1.1) Sviluppo di modelli di analisi che permettano l’aggiornamento delle distribuzioni a priori sulle varianze gene-specifiche. 1.2) Sviluppo di modelli bayesiani per l’analisi di esperimenti dose-risposta 1.3) Sviluppo di disegni sperimentali adatti all’analisi di miscele di materiale genico proveniente da più unità.
2) meta-analisi e integrazione. 2.1) Meta-analisi e derivazione di "meta-marcature". 2.2) Integrazione al fine di mettere in relazione i profili di espressione genica con variabili risposta continue o categoriali, con riferimento alle analisi di sopravvivenza.
3) tecniche alternative e complementari in genomica funzionale, con riferimento alla definizione e all'applicazione di strumenti statistici ottimali, sulla falsariga di quanto acquisito nell'analisi dei microarray.
4) approcci bayesiani allo studio delle relazioni tra geni. 4.1) Individuazione di reti di regolazione genica 4.3) Analisi dei Pathway .

Sperimentazione clinica e metodologia epidemiologica clinica
La UO ha ospitato nella prima fase di sperimentazione il Centro di Coordinamento Sperimentazioni Cliniche (CCSC), una infrastruttura dell’ITT per il supporto agli studi clinici in oncologia. Attualmente la UO collabora con il CCSC per la parte di metodologia statistica.

La UO Biostatistica cura gli aspetti informatici e biostatistici della programmazione, conduzione ed analisi delle sperimentazioni cliniche in particolare di quelle condotte nelle strutture afferenti all’ITT. La UO Biostatistica conduce attività di ricerca e formazione nell'ambito dell'analisi statistica delle Sperimentazioni Cliniche.
L’attività è volta a: collaborazione e supporto alla scelta del disegno dello studio e stima della dimensione campionaria; messa a punto del data base e predisposizione degli strumenti idonei per la randomizzazione; stesura delle parti di competenza statistica del protocollo e/o della richiesta di finanziamento; supporto alla implementazione di procedure via Internet per la raccolta dati; monitoraggio del reclutamento e dell’attività dei centri; svolgimento di analisi ad interim ed esecuzione delle analisi statistiche; organizzazione di incontri su aspetti metodologici.

La UO ha collaborazioni nell’ambito di progetti AIFA (Università di Firenze, CNR, Fondazione S. Lucia) e con il Formas. Svolge anche attività di supporto nelle procedure di accreditamento della EUSOMA, European Society of Breast Cancer Specialists.

La UO collabora all’analisi di studi di epidemiologia clinica con la AOU Careggi e la AOU Meyer, e nell’ambito di progetti di ricerca finalizzata sulla patologia cerebrovascolare, cardiaca e neurologica (Università di Firenze, Università di Modena e Reggio, Regione Emilia-Romagna).

Infine la UO ha una convenzione con il Centro Gestione Rischio Clinico e Sicurezza dei Pazienti Patient Safety Centre DG Salute, Regione Toscana nell’ambito del progetto strategico “Studio dell’incidenza degli eventi avversi in alcuni ospedali italiani del SSN” 2009-2010.

Le linee di ricerca attuali sono in sintesi (con i referenti):

  1. metodi statistici per l'epidemiologia ambientale (Baccini)
    (fin. EU, WHO, CDC, MinSal, MIUR, ITT, Regioni e Enti locali)
  2. metodi bayesiani per la sorveglianza (Catelan)
    (fin. EU, WHO, MinSal, MIUR, Università, Regioni e Enti locali, ARPA)
  3. modelli probabilistici per la valutazione di impatto (Accetta)
    (fin. CCM MinSal, PIO MinSal, Regioni)
  4. valutazione delle diseguaglianze sociali (Biggeri, Grisotto)
    (fin. MinSal, MIUR, INMP, Regioni)
  5. metodi statistici per la ricerca biomolecolare (Biggeri, Tonini)
    (fin. EU, MIUR)
  6. sperimentazioni cliniche (Biggeri, Fabbro, Bianchini)
    (fin. AIFA, MinSal, Regioni)