Sette ERC Consolidator Grant per l'ETH di Zurigo

L'interno delle cellule biologiche è suddiviso in unità organizzative in cui si svolgono i processi biochimici. Come è noto da tempo, esistono compartimenti limitati da membrane. Negli ultimi anni, i biologi sono riusciti a dimostrare che, inoltre, le molecole all'interno della cellula agiscono come "velcro molecolare" per la separazione di fase liquido-liquido, formando così ulteriori unità organizzative prive di membrana. Paolo Arosio è professore di ingegneria biochimica. Nel suo progetto ERC, applicherà la modalità d'azione di queste biomolecole Velcro per produrre un nuovo tipo di microcompartimenti con diverse proprietà personalizzate all'esterno delle cellule. Si tratta di compartimenti adattabili che possono cambiare la loro composizione e le loro proprietà materiali in risposta agli stimoli. Un giorno potrebbero essere utilizzati nella ricerca farmacologica per semplificare le reazioni chimiche o per la produzione biotecnologica di farmaci.

Núria Casacuberta-Arola è una scienziata ambientale e una specialista nella misurazione della circolazione oceanica utilizzando sostanze in traccia. Nel suo progetto ERC, combinerà traccianti radioattivi artificiali e naturali per studiare le correnti, i processi di miscelazione e i tempi di circolazione dell'acqua nell'Oceano Atlantico settentrionale artico e subpolare. I due oceani alimentano uno dei principali motori dell'oceano globale, la Circolazione Meridionale Atlantica, e svolgono quindi un ruolo chiave nella regolazione del clima terrestre. Casacuberta-Arola vuole chiarire alcune questioni in apertura sul trasporto di massa d'acqua nella regione polare e sui meccanismi fisici sottostanti.

Il gruppo di Torsten Hoefler lavora su sistemi informatici ad alte prestazioni. Studia le prestazioni dei computer nello sviluppo di sistemi di programmazione e di applicazioni specifiche per la ricerca sul clima e sulle condizioni meteorologiche, nonché per il deep learning, un metodo di apprendimento automatico. Poiché la scienza dei dati e l'intelligenza artificiale stanno aumentando la necessità di maggiore potenza di calcolo, Hoefler vuole sviluppare un modello di programmazione produttivo ed efficiente nel suo progetto ERC. Ciò dovrebbe consentire di aumentare ulteriormente la potenza di calcolo nei prossimi anni, anche se la complessità dei circuiti integrati non raddoppia più ogni due anni circa (Legge di Moore). Per superare i limiti di questa legge, è necessario utilizzare meglio le architetture accelerate. Il loro modello si basa su una prospettiva spaziale fondamentalmente nuova che tiene conto della struttura informatica delle applicazioni.

Lucio IsaIl ricercatore sta studiando nuovi materiali e processi basati su micro e nanoparticelle e sulle complesse interfacce che esse formano con i liquidi che le circondano. Il suo progetto mira a sviluppare una nuova classe di microparticelle in grado di adattare la loro forma e le loro proprietà all'ambiente in cui si trovano, nonché di modificare il modo in cui si muovono e interagiscono con le particelle vicine. Isa vuole creare micromateriali che, come i microrganismi o i sistemi robotici, possano darsi un feedback e comunicare tra loro. Per farlo, combinerà tecniche di sintesi chimica e di nanofabbricazione. Tali materiali potrebbero essere utilizzati, ad esempio, per trasportare farmaci nel corpo o filtrare gli inquinanti dall'ambiente.

Martin Pilhoferutilizza varie tecniche di imaging per studiare le interazioni tra le cellule. Nel 2015 ha ricevuto una sovvenzione ERC Starting Grant. Con l'attuale sovvenzione di consolidamento, Pilhofer e il suo gruppo intendono sviluppare metodi di tomografia crioelettronica con cui analizzare campioni complessi provenienti dall'ambiente naturale. Utilizzeranno questi metodi per studiare la diversità e l'evoluzione delle interazioni tra le cellule negli ecosistemi microbici. Le popolazioni microbiche sono geneticamente molto diverse. Pilhofer vuole affermare la tomografia crioelettronica come strumento per individuare strutture molecolari precedentemente sconosciute e le loro funzioni nei batteri.

Come si possono progettare al computer capi di abbigliamento personalizzati e alla moda che si adattino perfettamente alle misure del corpo di una persona? Questa domanda è oggetto di studio Olga Sorkine-Hornung e il suo gruppo presso l'Interactive Geometry Lab, che conduce ricerche nel campo della computer grafica. Nel suo progetto ERC, sta lavorando alla modellazione e alla produzione digitale in 3D di capi di abbigliamento. L'obiettivo è sviluppare nuovi strumenti di progettazione assistita dal computer per i professionisti dell'industria tessile e dell'abbigliamento. Il risultato desiderato è costituito da algoritmi e software che supportano la transizione da una produzione di massa con taglie standardizzate a capi su misura che si adattano perfettamente a ogni individuo. Poiché i modelli di abbigliamento digitali sono realizzati su ordinazione e personalizzati automaticamente, è possibile anche risparmiare risorse naturali e umane.

La dinamica delle popolazioni si occupa della diffusione delle popolazioni biologiche nel tempo e nelle aree geografiche. Ciò include processi molto diversi tra loro, come la comparsa e l'estinzione di specie, la diffusione di agenti patogeni, lo sviluppo di una cellula uovo fecondata in un organismo o la degenerazione di cellule in tumori. Il professore dell'ETHTanja Stadler vuole scoprire le regole fondamentali di questi processi dinamici di popolazione nel suo progetto ERC. Utilizzerà principalmente l'analisi matematica e statistica degli alberi genealogici. L'obiettivo è sviluppare nuovi modelli cosiddetti filodinamici. Tali modelli sono già utilizzati nella ricerca evolutiva e in epidemiologia. Stadler vorrebbe ora affermare i suoi modelli al di fuori di queste aree, in particolare nel campo della biologia dello sviluppo.

Come per molti altri tipi di cancro, è necessario distinguere tra tumori primari e propaggini di questi tumori. In alcuni pazienti, le cellule si staccano dal tumore, invadono i vasi sanguigni, si diffondono e formano metastasi in altre parti del corpo. Sono soprattutto queste metastasi a causare una progressione sfavorevole della malattia, che può concludersi con la morte. Nicola Aceto è attualmente professore all'Università di Basilea. All'inizio del 2021 si trasferirà all'ETH di Zurigo e, nell'ambito del suo progetto ERC, studierà i meccanismi con cui le cellule del cancro al seno possono invadere i vasi sanguigni. Su questa base, Aceto intende sviluppare nuovi metodi che impediscano alle cellule tumorali di staccarsi dal tumore primario. L'obiettivo a lungo termine è quello di bloccare terapeuticamente la diffusione del cancro al seno attraverso le metastasi.