Studiare. Studiare per comprendere il funzionamento dei processi cellulari, l’organizzazione degli organismi biologici, le dinamiche sociali e il comportamento dei materiali.
È questo l’obiettivo del Centro per la Complessità e i Biosistemi dell’Università di Milano (CC&B), che ha recentemente celebrato dieci anni di impegno scientifico al servizio della sostenibilità. Siamo di fronte ad una storia da conoscere per una struttura che ha deciso di affrontare una sfida scientifica e tecnologica che richiede un approccio interdisciplinare e un metodo sperimentale, in grado di favorire il passaggio nella crescente quantità di dati che emergono in tutti questi campi di ricerca.
Indice
Cosa si fa al Centro per la Complessità e i Biosistemi dell’Università di Milano (CC&B)
Nato nel 2015 dalla passione di un piccolo gruppo di scienziati della Statale, coordinati da Caterina La Porta, professoressa di patologia generale, Stefano Zapperi, professore di fisica teorica della materia condensata e Sebastiano Vigna, professore di informatica, il CC&B è un centro di ricerca dedicato allo studio dei sistemi complessi, che integra competenze in fisica, biologia e informatica.
Attraverso la promozione di collaborazioni internazionali e lo sviluppo di progetti innovativi, il Centro contribuisce in modo significativo all’avanzamento della conoscenza scientifica, generando nuove scoperte nei campi della fisica e delle scienze della vita. In questo decennio di confronto quotidiano con le complessità che caratterizzano la scienza moderna il centro ha portato avanti una sfida scientifica e tecnologica, intrinsecamente legata alla sostenibilità partendo dal concetto di “one health” e cioè di una salute unica che combina la salute umana e l’ambiente nella sua complessità. In particolare, il CC&B ha sviluppato nuove strategie per l’analisi dei dati ambientali in connessione con la salute, nuovi algoritmi per la progettazione di materiali sostenibili, riciclabili e biodegradabili, algoritmi innovativi per la medicina di precisione per una salute inclusiva e nuove strategie per analizzare dati socioeconomici in un’ottica di salute pubblica.
I progetti di punta
Le tre aree di azione del Centro – Fisica e Materiali, Biosistemi e Medicina digitale, Informatica – hanno visto nascere e crescere numerosi progetti.
È il caso ad esempio di ARCHIBIOFOAM, che in collaborazione con la Aalto University (Finlandia) e l’università di Stoccarda (Germania) studia l’applicabilità all’edilizia di un bio-materiale espanso portante capace di cambiare forma, come pure di reagire in base all’ambiente circostante, anche tramite lo sviluppo di algoritmi per la progettazione architettonica.
Diverso è l’obiettivo di METACTOR, in collaborazione con il CNR-ICMATE di Lecco: l’iniziativa si propone di progettare attuatori utilizzando le leghe metalliche di Nichel-Titanio, che hanno proprietà superelastiche e di memoria di forma, consentendo di generare attuatori che cambiano forma in risposta ai cambiamenti di temperatura.
Ancora: STELLA è un algoritmo che determina i metaboliti rilasciati dalla complessa rete di microbi che vivono nell’intestino (microbioma) ma anche nel suolo e può essere utile per ripristinare disbiosi o aiutare il terreno a mantenere la biodiversità o a essere più fertile (l’algoritmo è stato recentemente protagonista di uno studio sviluppato in collaborazione con PizzaAut per la comprensione del microbioma intestinale di ragazzi con la sindrome dell’autismo).
Infine, sempre rimanendo negli esempi, ricordiamo BRAIN2MUSIC, che si propone di alleviare ansia e stress con una musica personalizzata grazie alla elettroencefalografia.
“La forza del CC&B è quella di affrontare problemi complessi mettendo insieme competenze molto diverse. In questo modo è possibile sviluppare strategie innovative che spesso sarebbe difficile immaginare restando chiusi nella propria bolla disciplinare”
commenta Zapperi.
Verso la medicina personalizzata
Uno dei pilastri della ricerca del CC&B si concentra sulla medicina personalizzata, come indica il progetto ARIADNE. Si tratta di un algoritmo sviluppato da La Porta e Zapperi per analizzare i profili di espressione genica dei tumori, la cui commercializzazione è affidata a Complexdata, spinoff dell’Università di Milano, che utilizza in modo innovativo l’intelligenza artificiale per determinare l’aggressività del tumore al seno triplo negativo e permette di prevedere la risposta ai trattamenti immunoterapici.
Un recente studio pubblicato su Communications Medicine ha dimostrato come ARIADNE riesca a prevedere la risposta delle pazienti all’immunoterapia combinata con la chemioterapia e di distinguerne due gruppi principali con esiti clinici significativamente differenti: il gruppo con punteggio basso presenta una maggiore probabilità di risposta patologica completa alla combinazione di chemioterapia e immunoterapia, mentre in quello con punteggio alto questo beneficio non si osserva. Le implicazioni cliniche che derivano da questo studio sono di grande rilievo: un uso più mirato di queste terapie non solo può aumentare le probabilità di successo, ma anche ridurre l’esposizione a trattamenti non necessari e potenzialmente tossici.
“L’immunoterapia rappresenta la nuova frontiera nella cura dei tumori ma il problema oggi è quello di identificare i pazienti che hanno maggiori possibilità di ottenerne un reale beneficio. Il test ARIADNE fornisce una risposta concreta a questa domanda”
spiega la prof.ssa La Porta.
