Un atrio per idee audaci

Renato Paro e Sven Panke si trovano al centro dell'atrio. Paro è visibilmente colpito: "Quando cammino nell'edificio del BSS e guardo gli uffici, i laboratori e le piattaforme, sento che tutto il lavoro che abbiamo investito nella creazione del nostro dipartimento fin dall'inizio è stato ripagato", riconosce l'ormai emerito biologo molecolare. Dal 2006 è stato il primo direttore dell'iniziale Centre for Biosystems Science and Engineering (C-BSSE). Ha contribuito più di chiunque altro alla creazione del Dipartimento biosistemi e ingegneria (D-BSSE) dell'ETH a Basilea: "Per me il nuovo edificio è il culmine di un meraviglioso sviluppo", continua Paro: "Fin dalla fase di progettazione, ci siamo preoccupati di disegnare l'intero edificio in modo che le sue parti fossero aperte e permeabili per l'interazione scientifica".Sven Panke, che quest'anno assumerà la direzione del dipartimento, aggiunge che i professori hanno fatto un ulteriore passo avanti nel concetto di spazio: "Abbiamo deciso insieme che nel nuovo edificio non avremmo raggruppato le cattedre per materia, ma le avremmo mescolate su ogni piano".

Vivere l'interdisciplinarità

Il Dipartimento di biologia è suddiviso in tre aree principali: biologia sperimentale, biologia teorica assistita da computer e bioingegneria. Biologi sperimentali, bioinformatici e bioingegneri lavorano fianco a fianco su ogni piano. "Il vantaggio del D-BSSE fin dall'inizio è stato quello di riunire le tre aree di ricerca sotto lo stesso tetto per facilitare il dialogo tra i gruppi. Qui, nel nuovo edificio, possiamo fare questa mescolanza ancora meglio", sottolinea Sven Panke. "I ricercatori del D-BSSE provengono da 42 Paesi. Il laboratorio di bioprocessi di Sven Panke, ad esempio, si trova sullo stesso piano del gruppo di Niko Beerenwinkel. Entrambi rappresentano l'obiettivo speciale del Dipartimento biosistemi, che combina la ricerca fondamentale bioscientifica con un approccio matematico e informatico, aggiungendo una componente costruttiva e tecnologica. Mentre Sven Panke è specializzato in tecnologie di bioprocesso miniaturizzate con le quali è possibile trovare o controllare sinteticamente varianti migliorate di cellule, Beerenwinkel combina la matematica, l'informatica e l'intelligenza artificiale con la biologia e la medicina. I suoi metodi computerizzati consentono, ad esempio, il riconoscimento e la caratterizzazione molecolare delle malattie virali. I modelli di Beerenwinkel hanno superato la prova del nove durante la pandemia della corona. Insieme a Tanja Stadler, professoressa presso il D-BSSE per l'evoluzione computazionale e presidentessa del comitato scientifico consultivo di Covid-19, ha dato importanti contributi al riconoscimento di nuove varianti del coronavirus, nonché delle loro caratteristiche e della loro diffusione.

La biologia dei sistemi ha dato ai ricercatori del D-BSSE un senso d'identità: essa adotta una visione olistica del funzionamento di cellule, organi e organismi e dei processi temporali e biochimici che li mantengono in vita. Per capire come funziona, i ricercatori utilizzano spesso grandi insiemi di dati, generati con strumenti ad alto rendimento come le macchine per il sequenziamento del DNA, oltre a modelli matematici e simulazioni al computer. Il secondo obiettivo del D-BSSE, la biologia sintetica, segue la biologia dei sistemi. Questa ricerca costruisce cellule, organoidi e microrganismi con nuove proprietà, spesso rilevanti dal punto di vista medico, che non sono presenti in natura.

Risultati pionieristici a Basilea

Anche la bioingegneria del D-BSSE adotta un approccio costruttivo. Questi approcci controllano le cellule e gli organismi attraverso il materiale genetico DNA. Ne derivano, ad esempio, vaccini o anticorpi per l'immunologia sintetica o impianti cellulari che hanno un effetto correttivo sui disturbi metabolici, nonché dispositivi miniaturizzati come la tecnologia lab-on-chip. "La bioingegneria e i metodi di calcolo della scienza dei dati sono tra i risultati pionieristici che il nostro dipartimento ha raggiunto a Basilea", afferma Sven Panke, membro del D-BSSE dal 2009. "Trasmettiamo questa combinazione di bioingegneria e metodi informatici anche ai nostri studenti".

Guardando al passato, è chiaro quanto siano state lungimiranti le considerazioni iniziate nel 2000 per la creazione di un istituto di ricerca sulle bioscienze dell'ETH a Basilea. Anche la decisione dell'ETH di Zurigo di creare il D-BSSE a Basilea nel 2007 come dipartimento separato con finanziamenti sicuri a lungo termine ha dato i suoi frutti fino ad oggi. Naturalmente, ci sono stati momenti in cui lo sviluppo del D-BSSE non è stato semplice. Nel 2003, ad esempio, la "Neue Zürcher Zeitung" ha notato che l'avvio della "filiale dell'ETH di Basilea" era stentato. All'epoca, il giornale commentava con stupore l'idea dell'ETH di Zurigo di creare un intero dipartimento di bioingegneria o ingegneria biomedica a Basilea: "L'idea è così grandiosa che sembra quasi irrealizzabile"... e fu realizzata.

Con il trasferimento del dipartimento dalla sede di Rosental all'edificio BSS del 中国足球彩票 di Scienze della Vita di Sch?llem?tteli, il prossimo salto di sviluppo del D-BSSE è diventato evidente. Dopo la biologia dei sistemi e la biologia sintetica, la traduzione dei risultati della ricerca fondamentale in medicina sta diventando sempre più importante. Ciò ha a che fare con lo stato della ricerca. "Oggi la biologia dei sistemi spesso comprende il funzionamento di una cellula così bene da poter controllare da sola processi importanti. La biologia sintetica utilizza questa conoscenza per riprogrammare una cellula in modo che possa svolgere un nuovo compito", dice Paro. "Queste cellule riprogrammate potranno essere utilizzate in futuro per scopi terapeutici in medicina".

Ricerca traslazionale

Tuttavia, le cellule possono essere utilizzate nei pazienti solo se prodotte nelle condizioni farmacologiche più rigorose. Prima del trasferimento, il D-BSSE non disponeva di questa infrastruttura necessaria. L'edificio del BSS, invece, ha ora la sua GMP Facility (vedi riquadro). "Grazie alla nuova infrastruttura, possiamo avviare la fase traslazionale", conferma Paro, "perché in condizioni GMP possiamo migliorare e purificare le cellule appena programmate in laboratorio a tal punto da poterle utilizzare negli studi clinici".

Lo sviluppo verso la ricerca traslazionale ha anche a che fare con la nuova posizione nel 中国足球彩票 Life Science di Sch?llem?tteli: I vicini immediati sono l'Ospedale universitario di Basilea, l'Ospedale pediatrico universitario di Basilea e il Biozentrum dell'Università di Basilea. Anche il Dipartimento di Biomedicina dell'Università e il Centro di ricerca per la salute infantile di Basilea stanno progettando nuovi edifici nelle vicinanze. La vicinanza favorirà sicuramente il trasferimento delle scoperte biologiche alla medicina.