Sono in secondo piano nella narrazione della ricerca biomedica, ma le strumentazioni d’avanguardia rappresentano ciò che rende possibili le grandi scoperte. Dietro al bancone del laboratorio o davanti a un computer i ricercatori si servono di metodiche iper-potenti.
A spiegare questa realtà di confine è stata Francesca Demichelis, venerdì 28 settembre, all’incontro di Trieste Next intitolato «What’s next? il futuro della ricerca sul cancro». Lei, con una laurea in fisica e un dottorato in informatica, lavora al confine tra informatica, biologia e medicina: dopo un’esperienza alla Harvard Medical School e alla Cornell University, oggi dirige il Laboratorio di oncologia computazionale e funzionale del Centro di Biologia Integrata, il Cibio, dell’Università di Trento e i suoi studi hanno ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca, il celebre Erc, e dall’Airc.
Super-screening. Come scoprire se esiste un farmaco capace di diminuire la proliferazione delle cellule che presentano una certa mutazione? Per valutare l’azione di centinaia o migliaia di molecole si ricorre allo screening farmacologico ad alta processività. «È una piattaforma versatile e potente che consente un’analisi in parallelo delle risposte di specifiche cellule a librerie di farmaci già noti e a composti naturali di cui si vuole indagare l’eventuale applicazione farmacologica – spiega Demichelis -. Inoltre si studiano potenziali combinazioni di farmaci per capire se e quando l’effetto finale è maggiore della somma di quello dei singoli composti. Ma si può anche procedere in senso inverso e testare alla cieca una miriade di sostanze ignote e, scovata quella che funziona, studiarla».
Il sequenziamento. Sempre più importante è l’oncologia di precisione, che consiste nell’individuazione delle caratteristiche genetiche del tumore del singolo paziente per garantire terapie su misura. «Quindi leggere il genoma è fondamentale – commenta Demichelis -. Con la “Next generation sequencing” valutiamo frequenza, variabilità e stabilità delle alterazioni genetiche in un individuo, scovando, per esempio, quali sono presenti nella genesi della malattia, quali emergono nella progressione o quali resistono ai trattamenti».
Proprio sul sequenziamento si basa anche il progetto «Prime», finalizzato allo sviluppo di un test multi-modale in grado di svelare il tumore alla prostata.
Il «genome editing». Nei casi in cui è utile agire a livello del Dna si può intervenire con precisione, togliendo o sostituendo singole basi o milioni di basi, attraverso la rivoluzionaria tecnica di taglia-e-cuci Crispr/Cas9. «Usiamo questa sorta di coltellino svizzero per rendere le cellule testate in laboratorio simili a quelle di un tumore – sottolinea Demichelis – e anche per valutare eventuali effetti benefici di un’alterazione genetica, provocandola».
Più traslazionale, invece, è la metodica per la morte cellulare selettiva: «Individuiamo quali sono i difetti del Dna che, se presenti in contemporanea con altre lesioni, portano a questo esito».
Microscopia e imaging. La microscopia a super-risoluzione apre le porte alla visione di strutture a livello del nucleo o della membrana: la tecnica va oltre il limite di risoluzione della luce e consente di osservare elementi di dimensione di qualche decina di nanometri, rivoluzionando, per esempio, la conoscenza della capacità replicativa del Dna. Ma c’è anche il «live imaging», che, lavorando a una risoluzione di centinaia di nanometri, segue in tempo reale gli effetti di un oncogene sul processo di divisione cellulare e, quindi, la nascita di un tumore.
Effetto Big Data. Le nuove conoscenze biomediche dipendono sempre di più dalla creazione e dalla consultazione di banche dati biologiche e cliniche. «Nessuna delle metodiche presentate sarebbe possibile – puntualizza Demichelis – senza lo sviluppo di strumenti algoritmici, statistici e matematici sempre più sofisticati, che non solo elaborano l’enorme mole di dati grezzi, ma permettono una loro comprensione e interpretazione. Ci consentono anche di arrivare a modelli predittivi delle complesse interazioni molecolari e cellulari. Contribuiscono, in altre parole, all’avanzamento stesso della ricerca oncologica».
*Tutto Scienze, 26 settembre 2018