Gambale: dalla biofisica cellulare nuovi farmaci.

Direttore dell'Istituto di Cibernetica e Biofisica

Qual è la storia dell'Istituto e come si è evoluta nel tempo la sua attività?

A 30 anni dalla sua costituzione ritengo di poter affermare che la denominazione Istituto di Cibernetica e Biofisica sia ancora perfettamente rappresentativa degli interessi scientifici e delle ricerche effettuate.

L'ICB nasce infatti nel 1969 per dare spazi scientifici ed organizzativi alle ricerche in campo cibernetico e biofisico che in quegli anni cominciavano a svilupparsi presso l'Istituto di Scienze Fisiche dell'Università di Genova.

La grande importanza delle ricerche biofisiche nel campo delle neuroscienze e la necessità di operare sull'assone gigante del calamaro (Loligo vulgaris), che in quel periodo costituiva il preparato principale per ricerche sul sistema nervoso, fecero sì che l'Istituto stabilisse la sua prima sede a Camogli, a 20 km circa da Genova.

Nella cittadina ligure l'Istituto è rimasto fino al 1984, anno in cui si è trasferito presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Genova, dove è stato fino al 1993, per poi trasferirsi definitivamente nell'Area della Ricerca.

Tornando a parlare dell'attività, vorrei ricordare che quando l'Istituto nasce, nel 1969, lo studio, nel campo della Biofisica, del trasporto ionico di membrana era sì uno degli argomenti centrali delle ricerche dell'ICB, ma si era solo all'inizio di quella rivoluzione culturale che doveva introdurre nuovi concetti fondamentali nella biologia degli anni '80. Tale rivoluzione è stata consacrata nel 1991 dall'assegnazione del premio Nobel a Erwin Neher, che aveva svolto proprio nei nostri laboratori di Camogli alcune delle sue ricerche fondamentali.

Oggi la conoscenza dei meccanismi che regolano il trasporto ionico di membrana è fondamentale per comprendere i processi cellulari che determinano la perpetuazione e l'evoluzione di tutti i sistemi biologici. Ciò ha portato ad un ampliamento degli interessi dalla biofisica del neurone di calamaro alle neuroscienze in generale, alla biologia molecolare, alle biotecnologie ed alla biofisica ambientale.

La Cibernetica, altro campo di attività dell'Istituto, è nata, invece, come studio interdisciplinare e di aspetti comuni a varie classi di sistemi che spaziano dai sistemi automatici artificiali al sistema nervoso di organismi semplici, fino all'organo più complesso e raffinato esistente in natura: il cervello umano. Nel momento in cui ci si è resi conto che processi di autoregolazione presenti in sistemi ed organismi di diversa natura sono soggetti a programmi di esecuzione differenziati, si è avuta la crescita autonoma di campi di studio indipendenti, anche se tutti legati culturalmente alla Cibernetica quali la Robotica, l'Intelligenza Artificiale, la Neuroinformatica, le Reti Neurali.

Quali sono più dettagliatamente i settori di ricerca dell'ICB?

L'Istituto è concentrato su studi di biofisica cellulare e del trasporto ionico di membrana, ossia sul passaggio di corrente a livello della membrana della cellula, elemento centrale di ogni organismo vivente; sullo studio dei meccanismi di visione umana ed artificiale e su tematiche di interesse industriale e biomedico.

Gli studi di biofisica cellulare sono senz'altro quelli che coinvolgono il maggior numero di ricercatori e lo studio del trasporto ionico di membrana mediato dai canali ionici è, come già detto, un'attività centrale e viene effettuato su sistemi animali e vegetali sia terrestri sia marini.

Si tratta di indagini affrontate con l'utilizzo di tecniche diverse (elettrofisiologiche, biochimico-fisiche, di biologia molecolare e di ingegneria genetica) che consentono di esaminare dettagliatamente i meccanismi che determinano il passaggio di corrente nella cellula e ne regolano l'attività. Ciò aiuta ad intervenire nei casi in cui questa attività di scambio presenta delle alterazioni che provocano conseguenze significative sulla cellula, dando origine a malattie anche gravi quali, ad esempio, la fibrosi cistica. Conoscere bene questo meccanismo, dunque, rende più semplice la progettazione di farmaci e la sperimentazione di interventi risolutivi di terapia genica.

Nell'ambito della biologia cellulare e del trasporto ionico di membrana vorrei ricordare anche le ricerche orientate alla caratterizzazione degli effetti provocati su tale trasporto da parte di tossine animali e batteriche e da parte di proteine coinvolte nei processi di apoptosi (morte cellulare programmata).

All'interno delle tematiche di biologia cellulare vanno inserite anche le ricerche di biofisica sensoriale. Si tratta, in particolare, dello studio dei meccanismi che sovrintendono all'olfatto e alla visione negli insetti, nei vertebrati superiori e nei pesci.

Le ricerche nelle cellule olfattive hanno contribuito a dimostrare che esistono diversi tipi di recettori per i diversi tipi di odori e sono di rilevante importanza perché queste cellule sono le uniche, all'interno del sistema nervoso, che hanno la proprietà di continuare a replicarsi nel corso dell'esistenza di un individuo.

Interessanti sono, infine, le ricerche di cibernetica e biofisica informatica su sistemi complessi ed automatizzati poiché permettono di realizzare prototipi hardware e software che vengono utilizzati in campo biomedico, per esempio per l'informatizzazione di realtà ospedaliere, per analizzare le immagini e i segnali di interesse clinico, così da fornire un valido supporto al medico per giungere ad una diagnosi più precisa e rapida.

Parallelamente, ma in un altro settore queste ricerche hanno condotto, inoltre, alla realizzazione di un sistema automatizzato che consente di rilevare eventuali difetti presenti nei prodotti dell'industria manifatturiera.

Quali sono i rapporti dell'Istituto con la realtà produttiva locale, nazionale ed internazionale e quali quelli con le istituzioni locali?

Le attività dell'Istituto sono orientate anche ad obiettivi applicativi. A dimostrazione di quanto vi ho detto vi sono i contratti firmati con varie realtà industriali: in passato con Fidia e Bayer; attualmente con la svizzera Glaxo Wellcome, la tedesca Boehringer Ingelheim, la genovese Linear. L'Istituto ha progetti finanziati dalla Comunità Europea, da vari Ministeri, da Telethon, dall'Azienda Sanitaria Locale 5 (ASL 5) di La Spezia intrattiene inoltre rapporti con la Provincia di Genova nel settore della formazione del personale, e con la Regione Liguria per il trasferimento di conoscenze e tecnologia alle piccole e medie imprese della zona.