Silvia Marchesan. Le molecole del futuro

“In effetti qualcuno mi ha cercato: un fondo statunitense che si era detto disponibile a impegnare 10 milioni di dollari. Abbiamo parlato un’ora ma quando è stato chiaro che non avevamo brevetti sui quali investire, hanno cordialmente salutato”.

Silvia Marchesan, 40 anni, è professoressa associata di Chimica organica al dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche di Trieste. A settembre “Nature Index”, supplemento annuale della rivista “Nature” (nature.com), ha pubblicato un articolo in cui ha elencato undici ricercatori “Rising Stars”, selezionati tra i profili di oltre 500 candidature provenienti da tutto il mondo. Marchesan è finita nel prestigioso elenco -con lei un altro italiano, Giorgio Vacchiano, dell’Università Statale di Milano: si occupa di foreste- e il suo lavoro è dunque balzato agli onori scientifici di tutto il mondo. E quindi anche a potenziali interessi economici: “Ma per noi ricercatori è importante pubblicare ricerche, divulgare la scienza. Credo che il riconoscimento di Nature sia arrivato soprattutto perché le nostre ricerche sono frutto di collaborazioni, curiosità, flessibilità e innovazione. Abbiamo lavorato su ambiti diversi, anche con ingegneri, biologi. Le persone del nostro laboratorio provengono da diverse nazionalità. È importante superare le barriere tra discipline, e i confini tra gli Stati”.

Dopo la laurea, Marchesan ha completato gli studi di dottorato a Edimburgo, e proseguito con la ricerca in Finlandia e in Australia. Rientrata a Trieste nel 2013, ha vinto un progetto SIR nel 2015 con cui ha iniziato le sue attività di ricerca indipendenti. Nel 2017 ha vinto la medaglia Vittorio Erspamer per la sua ricerca sui peptidi. I suoi lavori sulle superstrutture sono descritti nel suo sito marchesanlab.com.

Professoressa Marchesan, in che cosa consiste il suo lavoro di ricerca?
SM Lavoriamo su diversi progetti, ma la ricerca che riscuote maggiore attenzione è quella sui peptidi, ovvero frammenti di proteine, che sono molecole molto grandi. I nostri peptidi sono invece molto piccoli e semplici, e il fatto di lavorare su questi riflette anche una delle caratteristiche del nostro lavoro, ovvero cercare di fare una scienza accessibile, a costi contenuti. Una metafora che spiega quello che facciamo è quella della festa: in una festa qualcuno mi è simpatico, qualcuno è meglio evitarlo, qualcuno vorrei conoscerlo ma ci sono barriere che mi impediscono di avvicinarmi. Le molecole sono gli invitati alla festa, di cui noi studiamo le interazioni. Mettiamo la musica e osserviamo come le molecole “ballano” insieme; la spegniamo e gli invitati tornano alle sedie. Il meccanismo richiede in generale poca energia e quindi dà accesso a sistemi dinamici che cambiano nel tempo secondo le nostre esigenze. Da un punto di vista chimico, i nostri peptidi sono in acqua. Si potrebbero usare anche altre molecole, ma il peptide è semplice, biocompatibile ed economico, se piccolo. Per essere più precisi, i nostri “invitati”, i mattoncini che danno vita a queste strutture se stimolati, sono fatti solo da 3 componenti, ovvero sono tripeptidi. Alcuni sono normali, altri invece hanno una diversa “chiralità”.

È come mettere il dito di una mano destra in una mano sinistra per vedere come questo nuovo tipo di mano “speciale” si comporta. In effetti, peptidi con differente chiralità sono meno facilmente biodegradati e “lavorano” più a lungo. Inoltre, abbiamo osservato che, da uno stato di indipendenza, solo i tripeptidi “speciali”si possono autoassemblare, ad esempio mettersi tutti in fila, in strutture allungate che danno vita a un “idrogel”. La “musica” in questo caso è stato un cambio di pH della soluzione, che ha alterato la carica delle molecole. Ma si possono utilizzare altri stimoli per far interagire gli “invitati”, come la luce, o la temperatura.  Studiamo quindi come governare i meccanismi che danno vita a strutture molecolari -non solo file, a volte cerchi, o tubi- e come poi scomporle, lasciando solo acqua e peptidi, ovvero elementi biodegradabili.

“Credo che il riconoscimento di Nature sia arrivato soprattutto perché le nostre ricerche sono frutto di collaborazioni, curiosità, flessibilità e innovazione”

Quali sono i potenziali sviluppi di questa ricerca?
SM Alcuni di questi sistemi hanno ad esempio lieve attività antimicrobica solo quando assemblati. Nel mondo, gli antibiotici sono un problema in termini di inquinamento e dello sviluppo di sempre maggiori resistenze. In quest’ottica dunque sarebbe interessante sviluppare un sistema che diventa attivo solo quando serve, e quando ha terminato la sua attività si scompone in acqua ed elementi biodegradabili. Questa è una delle strade percorribili. Penso, ad esempio, a un gel per il trattamento delle ferite, ma non solo: un domani sarebbe bello assumere questi peptidi “speciali” in modo che solo dove c’è la malattia si formino nanofile o nanosfere che fanno la loro attività, e che poi si degradano per essere facilmente eliminate.

Poi c’è tutto un altro campo terapeutico, nell’ambito dell’inibizione dell’aggregazione amiloide: un’eventualità che si registra in molte malattie, come l’Alzheimer o malattie cardiache. Per restare nella metafora della festa: quando ci sono gruppi che non si “schiodano” da un angolo (ovvero le “amiloidi”), cerchiamo di ottenere molecole che possano prevenire la formazione del gruppo -prendo per mano gli invitati e li porto a ballare- o che sciolgano il gruppo se si è già formato. Oggi abbiamo trovato dei bravi “ballerini” ma siamo ancora lontani dalla clinica e dalla possibilità di curare dei pazienti ovviamente, ma questa è una delle direzioni possibili. Infine, si possono pensare a utilizzi di natura non sanitaria, tipo la catalisi, ad esempio in ambito di produzione energetica ma non solo, per favorire reazioni che portino a prodotti che normalmente non si possono ottenere in acqua o richiedono enzimi complessi. Oppure si può sfruttare l’idrofobicità dei peptidi per “intrappolare” sversamenti di oli o inquinanti in acqua.

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