Bioinformatica e analisi dei big data a livello di sequenze genomiche, nutragenomica, genetica applicata allo sviluppo di zanzare ogm, sviluppo di sistemi d’immunodiagnostica: sono molte le competenze del Polo di Genomica, Genetica e Biologia (Polo GGB), che da poco meno di un anno ha la sua sede principale a Siena, all’interno dell’acceleratore d’impresa Toscana Life Sciences. È proprio qui che abbiamo incontrato Greta Immobile Molaro, amministratore delegato giovane e dinamica tanto quanto la realtà che dirige. «Venire a Siena è stata per noi una scelta importante, qui in TLS possiamo interagire con tutti gli stakeholder locali. Siamo stati accolti in modo molto positivo e abbiamo potuto offrire risposte immediate con le nostre piattaforme genomiche a quella che era una mancanza di expertise in loco», spiega Molaro a NCF.
Un cuore genomico e tre rami operativi
La sede di Siena del Polo GGB è solo l’ultima delle tre attualmente attive, insieme a Perugia e Terni, che impiegano in totale tredici giovani ricercatori. Nei laboratori senesi, ricchi di strumentazioni d’avanguardia e operanti secondo le norme ISO 9001:2008, vengono svolte soprattutto le attività relative alla genomica funzionale, della metagenomica, della transcrittomica e dell’epigenetica, oltre a quelle di analisi bioinformatica e biostatistica per la ricerca biomedica, che il Polo GGB punta a sviluppare nell’ottica di fornire servizi personalizzati alle aziende del mondo biotech (guarda il video https://www.youtube.com/watch?v=UZL6aDoURCM). «Le nuove tecnologie di sequenziamento Illumina e Nanopore di cui disponiamo sono estremamente rapide e permettono di generare dati in tempo reale. Dai dieci anni necessari a sequenziare per la prima volta l’intero genoma umano siamo ora passati a un solo giorno. Con lo strumento Nanopore si può interrompere il sequenziamento quando la regione d’interesse è stata letta, ottimizzando tempi di analisi e quindi di risposta», spiega la responsabile del Polo.
I dati relativi alle variabili genomiche strutturali così acquisiti possono poi venire elaborati con gli strumenti di bioinformatica, «che sono quelli che danno un senso ai dati», sottolinea Molaro. Gli strumenti di machine learning permettono di correlare le variabili strutturali per comprenderne appieno la natura biologica. «Si tratta di strumenti che si auto-alimentano, dove l’applicazione dei modelli matematici alla biologia può risultare complessa. Li usiamo, ad esempio, per effettuare correlazioni tra le patologie del singolo individuo e le varianti strutturali del genoma». Il Polo GGB ha da poco avviato un progetto sulla medicina personalizzata in collaborazione con l’Ospedale di Siena, volto a sviluppare un nuovo strumento diagnostico per la sindrome di Piaget.
La sede di Terni è invece specializzata nello sviluppo di sistemi immunodiagnostici a base di anticorpi monoclonali “custom made” utilizzando la tecnologia del microarray. In questo modo, Polo GGB è in grado di immunizzare gli animali con più antigeni contemporaneamente ed effettuare un minuzioso screening in contemporanea del repertorio degli antigeni utilizzato per l’immunizzazione. In questo modo si ottengono anticorpi altamente caratterizzati in termini di specificità e cross-reattività, riducendo, al contempo i tempi di produzione rispetto ai sistemi classici. La tecnologia è utilizzata, ad esempio, per lo sviluppo di un nuovo test su piattaforma microarray che permetta di distinguere tra individui vaccinati o meno. Un’attività molto importante anche rispetto all’acceso dibattito in corso sui rischi legati a persone non vaccinate che interagiscono in ambienti critici per la trasmissione delle malattie. «Analizziamo i campioni di sangue provenienti dal Burkina Faso. In questo modo è possibile capire come intervenire per vaccinare solo le persone che si collocano in snodi cruciali della popolazione, come le scuole, gli ospedali o gli aeroporti», spiega Molaro. L’attività è parte del progetto europeo Vaccine Survey, di cui il Polo GGB è partner insieme all’Imperial College, le università di Perugia e di Roma La Sapienza, la società Genialis di Lubiana (Slv) e il Ministero della Salute del Burkina Faso. Il progetto si propone di sviluppare nuovi strumenti per il monitoraggio dell’andamento dei programmi vaccinali nei paesi in via di sviluppo. La piattaforma di microarray sviluppata dal Polo GGB permette di quantificare in contemporanea gli anticorpi contro il tetano, la difterite, l’epatite B, l’emofilia, la meningite, la gastroenterite da rotavirus, la poliomelite, la rosolia, il morbillo e la febbre gialla.
Tra genetica ed ecologia
Perugia e Terni sono i centri pulsanti delle attività di genetica volte allo sviluppo di zanzare ogm quali vettori per combattere malattie come la malaria. Il Polo GGB partecipa a vari progetti internazionali, tra cui “Target malaria” finanziato dalla Fondazione Bill & Melinda Gates. «Noi siamo la facility operativa che dispone delle grandi camere climatizzate di livello P2 per il rilascio confinato di zanzare geneticamente modificate. Al loro interno effettuiamo anche esperimenti di “convivenza” di zanzare ogm e zanzare “wild type” per comprendere meglio come le modificazioni genetiche si diffondono e operano all’interno di una popolazione naturale», spiega Greta Immobile Molaro. Le camere mimano le condizioni di luce, temperature e umidità tipiche delle zone endemiche in cui vivono le zanzare che trasmettono le malattie, di modo che la modificazione genetica introdotta possa esprimersi in tutta la sua potenzialità e venire monitorata. «Gli studi di popolazione sono molto importanti per mettere a punto gli aspetti regolatori relativi questo approccio. Lavoriamo anche nell’ambito del consorzio Infravec2, l’infrastruttura europea per il controllo dei vettori all’interno del quale venti diverse istituzioni scientifiche europee si stanno occupando di definire gli aspetti manageriali e regolatori dell’uso dei vettori per il controllo delle malattie. Bisogna, ad esempio, normare il numero delle popolazioni di zanzare da usare per gli studi, o il tipo di alimentazione, in modo da rendere omogeneo il modo di lavorare per poter confrontare i risultati scientifici», sottolinea la responsabile del Polo.
Il progetto Target Malaria, che vede tra i partner anche l’Imperial College di Londra (ne avevamo parlato con Andrea Crisanti, che collabora col Polo GGB, sul numero di Giugno 2016 di NCF https://pixelbook.tecnichenuove.com/newsstand/ncf/viewer/guest/com.tecnichenuove.ncf.ncf.2016.005/) e l’università di Harvard, dovrebbe portare le zanzare ogm in campo aperto nel giro di circa tre-quattro anni. Affinché ciò possa avvenire, è però prima necessario approfondire gli studi di safety, verificare il tempo di persistenza del gene nell’ambiente, le modalità della sua diffusione e l’influenza che possono avere i cambiamenti climatici. «Bisogna anche stare attenti a veicolare i messaggi corretti alle popolazioni interessate, affinché accettino i progetti e la tecnologia. A tal fine, il consorzio Target Malaria sta lavorando insieme alle istituzioni sanitarie per condurre sperimentazioni in campo aperto in Burkina Faso, Uganda e Mali», aggiunge Molaro.
