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Il pennello del microscopista

Ad Alberto Diaspro il premio Gregorio Weber

Alberto, complimenti per il prestigioso riconoscimento internazionale. In questa intervista, che dedichi a Teresa, Claudia e Irene, puoi fare un cenno agli studi dello scienziato Gregorio Weber al quale il premio è intitolato?

Gregorio Weber, porteño, è stato un pioniere degli sviluppi nella teoria e nell’applicazione delle tecniche di fluorescenza in biologia e biochimica. Ha segnato l’inizio della spettroscopia in fluorescenza di molecole biologiche. Era instancabile nello sviluppo di nuove soluzioni strumentali. Ha insegnato a generazioni di studiosi come utilizzare ogni piccola o grande variazione del segnale di fluorescenza, in tutti i suoi parametri misurabili, per studiare la materia tutta. È un grandissimo onore, per me, ricevere questo premio che condivido con tutte quelle ricercatrici e quei ricercatori con cui ho avuto la fortuna di trascorrere quarant’anni dedicati alla ricerca scientifica. Una ricerca in cui ha creduto e scommesso Roberto Cingolani oltre 10 anni fa, portata in IIT grazie a Fabio Benfenati e Giulio Sandini in quelli che possiamo definire gli “early days” di IIT.

Il premio ti viene assegnato dal gruppo di lavoro del “Biological Fluorescence” della Biophysical Society, sponsorizzato dalla ISS, azienda di settore, per i tuoi studi e applicazioni della fluorescenza sulle teorie delle fluorescenze e conseguenti applicazioni, ci puoi illustrare, per quanto possibile, questo tuo lavoro?

La fluorescenza, quella che è presente nel pigmento dell’azzurro del manto della Vergine mettendolo in risalto più di altri colori quando alzate gli occhi al cielo nella Cappella Sistina, è un fenomeno luminescente istantaneo che permette di mettere in evidenza, grazie alla elevata affinità biochimica delle molecole fluorescenti sia intrinseche che no, specifiche strutture delle cellule viventi dal DNA alle proteine. È un incredibile colore da mettere sulla punta del pennello del microscopista per studiare i meccanismi delle patologie oncologiche o neurodegenerative. Da microscopista formatore di immagini mi trovo in una situazione estremamente favorevole di avere a disposizione un segnale brillante contro un fondo nero anche se spesso afflitto da un rumore dovuto ad una certa luminosità di fondo. Un po’ come osservare il cielo stellato in una notte d’estate disturbati a volte dalle luci delle città o di un’auto che passa. Ecco i microscopi che negli anni ho progettato e costruito, da quelli che permettevano ricostruzione tridimensionale computazionale ai primi a due fotoni fino agli sviluppi della super risoluzione inclusi i metodi che hanno portato all’avvio della start-up Genoa Instruments, hanno utilizzato la fluorescenza per realizzare quei quadri puntinisti che ci dicono, nello spazio e nel tempo, come fossero le Cattedrali di Rouen di Claude Monet, se le cose vanno bene o male nel vivente indicando la via sul da farsi. Gregorio Weber ha fatto fare il salto alla fluorescenza rendendola moderna così come Galilei col Sidereus Nuncius ha trasformato la scienza in scienza moderna osservando, interpretando e comunicando. D’altra parte, per il suo capolavoro assoluto Galilei ha migliorato il cannocchiale e partendo da lì ha costruito quel “occhialino per vedere cose minime” che è diventato microscopio.

Quali sono le principali applicazioni industriali delle fluorescenze?

La fluorescenza può essere indirizzata ad applicazioni industriali, ad esempio, relative alla polimerizzazione di materiali o alla realizzazione di biosensoristica. Confesso di essere interessato maggiormente agli aspetti di ricerca fondamentale. Oltre alla formazione di bioimmagini sono particolarmente interessanti quelle in microscopia ottica quantistica. Molti anni fa ho usufruito di una importante intuizione elaborazione della laureata Nobel Maria Goeppert-Mayer durante il suo dottorato negli anni Venti: l’eccitazione della fluorescenza a due fotoni. Oggi, grazie all’avvento di sensori capaci di rilevare singoli fotoni offrendo un dato spazialmente e temporalmente confinato su una scala molto piccola, la scala di Feynman, si può entrare con il microscopio ottico nel terreno della microscopia quantistica dove la correlazione tra i segnali raccolti rivela dettagli nascosti portatori di informazioni chiave nella delicata interazione tra la luce e la materia. Qualche anno fa ho pensato che questo potesse essere un terreno interessante su cui cimentarsi anche con la fluorescenza. I sensori, gli SPADs (Single-photon avalanche diodes), che utilizziamo hanno origine nei laboratori di Sir John Sealy Edward Townsend, professore di fisica all’Università di Oxford, cui si deve il fenomeno della “valanga di elettroni” denominato scarica di Townsend. Gli sviluppi della tecnologia di semiconduttori allo stato solido maturò nei laboratori di Shockley, Bardeen e Brattain, insigniti del riconoscimento Nobel per “le loro ricerche sui semiconduttori e la scoperta dell’effetto transistor”. In questi sviluppi l’impatto industriale è stato sicuramente elevato e ancora di più quello dato alla conduzione di quelle ricerche di base e fondamentali che, spesso, un po’ nascoste all’improvviso fanno fare un salto quantico alle applicazioni della ricerca scientifica nella società.

In quale direzione si stanno orientando i tuoi studi in questo ambito e quali saranno i versanti a maggior impatto innovativo?

I miei studi da un lato mirano ad esplorare la ricchezza di possibilità di comprensione delle interazioni luce-materia che possono offrire gli sviluppi quantistici e la realizzazione di un microscopio “totipotente” ovvero capace di contenere tutti i metodi di cui abbiamo la padronanza inclusi i metodi label-free con l’ambizione di produrre bioimmagini mai viste o immaginate del vivente a spiegarne il funzionamento e svelare i meccanismi con cui quei due metri di DNA contenuti in pochi milionesimi di metro delle nostre cellule determinano la qualità e la durata delle nostre vite.  Ricordi la promessa fatta alla mia bellissima nonna? Scoprirò perché, così non morirai più. L’ambizioso progetto del futuro si chiama MOMIX (multimodal optical microscopy image correlation sensing) e aggiunge un componente determinate alla microscopia ottica moderna: lo sviluppo di algoritmi originali di intelligenza artificiale per strutturare e utilizzare pienamente l’enorme quantità di dati che siamo in grado di produrre e abbiamo a disposizione. I versanti di maggiore impatto innovativo sono gli sviluppi della modalità “image scanning microscopy”, della “quantum microscopy”, dell’integrazione con i meccanismi “label-free” e di originali algoritmi di intelligenza artificiale.  La sfida è quella di costruire immagini del vivente che siano libere dal rappresentare la realtà come la immaginiamo per scoprire davvero cose nuove. L’ambiente multidisciplinare e visionario di IIT è perfetto per questi sviluppi ma va curato come la “rosa” del “Piccolo Principe”.

Permettimi, infine, contando sulla tua passione e cultura cinematografica di chiederti dopo aver visto Don’t Look Up come vedi attraverso le tue lenti(!) il rapporto tra scienza, comunicazione e politica.

Don’t Look Up è una pellicola attuale e di ottimo valore non solo per le interpetazioni dei fuoriclasse Maryl Streep, Leonardo Di Caprio, Cate Blanchett e Jennifer Lawrence, fantastica dal “Gelido inverno” all’interpretazione di Katniss Everdeen, la ragazza di fuoco di Hunger Games. Don’t Look Up richiama alla moderna fragilità dei meccanismi di comunicazione della scoperta scientifica e alla responsabilità di una politica che purtroppo, come abbiamo visto nel caso della comunicazione su COVID-19, non comprende l’impatto della comunicazione della scienza o, nei casi peggiori lo fa con motivazioni prettamente elettorali. Il film scritto e diretto da Adam McKay, già vincitore di Oscar per “La grande scommessa”, affronta in modo brillante il tema e non può che riportarmi al Sidereus Nuncius di Galilei. Quella triade “osservare, interpretare, comunicare” era l’idea pericolosa di Galilei, aveva pienamente affrontato il tema Pietro Greco. L’idea “pericolosa” sta nel cercare di spiegare direttamente alle persone quello che si scopre, senza il filtro di inserti pubblicitari o di indice d’ascolto, senza interessi di propaganda politica o religiosa. Don’t Look Up mette a nudo tutto questo e mi sento di dire che l’antidoto all’uso distorto della comunicazione scientifica sta nella conquista di una conoscenza di base, senza sconti alla fatica e al tempo che occorre, che permette di costruire il futuro anziché subirlo.

MOMIX è un marchio verbale europeo registrato, nr. 018401321, da IIT.

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