Biotecnologia marina: una nuova frontiera per le scienze della vita

Roberto Danovaro

Intervista Roberto Danovaro – Presidente Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli 

Il mare è un ecosistema complesso e presenta una grande biodiversità. Come le nuove tecniche biotecnologiche riescono a cogliere all’interno di tale sistema elementi utili per l’applicazione in campo medico o industriale?

Il presupposto del nostro lavoro parte dell’osservazione che molti aspetti di natura produttiva e molte delle necessità che abbiamo per migliorare il nostro benessere sono problemi che anche gli altri esseri viventi hanno già affrontato nel corso dell’evoluzione. Gli organismi marini sono quelli che hanno la storia evolutiva più lunga e che si sono trovati ad affrontare le condizioni più estreme del pianeta: ad esempio si sono adattati a vivere in ambienti con temperature costanti da -2 °C fino a 450 °C, oppure che arrivano vivere e riprodursi a pressioni di oltre 1100 atmosfere. Questi adattamenti avvenuti nel corso di milioni di anni possono darci degli input importanti semplicemente attraverso un processo che viene chiamato di “imitazione”. In altre parole vediamo i meccanismi che hanno sviluppato gli organismi e cerchiamo, se è possibile, di adattarli alle nostre necessità. Un esempio è la riduzione dei consumi energetici a basse temperature. Ci sono dei batteri che funzionano al massimo fino a 4°C, è quindi possibile lavorare in ambienti molto freddi senza perdere efficienza. Cerchiamo di capire come fanno i batteri per trovare nuove modalità di ridurre i nostri consumi energetici.

L’approccio che seguiamo è quello di “carpire” alla natura dei segreti, cercando di capire come gli organismi si sono adattati nel corso di milioni di anni per poterli sfruttare per il benessere dell’uomo.

Gli aspetti più interessanti sono in ambito biomedico attraverso lo sviluppo di due categorie di prodotti: i primi per il trattamento della proliferazione cellulare e in particolare per lo sviluppo di prodotti anticancerogeni, prendendo come esempio gli organismi marini che vivono attaccati alle rocce, come le spugne o i coralli, che si devono difendere per via chimica da tutti i fattori che li aggrediscono e che, di fatto, hanno sviluppato una propria chemioterapia naturale.

Il secondo ambito è relativo allo sviluppo dei biomateriali che possono trovare applicazioni importanti sia nel settore biomedico (per protesi, ricostruzioni ossee, ecc.) sia in quello dei materiali per l’industria, come ad esempio per le leghe superleggere a base di silicio, particolarmente robuste sia per la conformazione sia per l’aspetto strutturale. Un esempio: le mute dei nuotatori utilizzate fino a qualche anno fa, e oggi vietate, copiavano esattamente la struttura del tessuto esterno degli squali, con un sistema in cui qualsiasi movimento provocava una progressione in avanti del corpo.

Presso la Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli verrà attivato un nuovo dipartimento europeo di biotecnologia marina. Come sarà strutturato e come collegato con le altre strutture di ricerca del Paese?

Questo dipartimento va a potenziare il parco delle infrastrutture del MIUR all’interno delle grandi infrastrutture europee dell’ERIC (European Research Infrastructure Consortium). La Stazione Zoologica di Napoli è il nodo italiano dell’EMBRC (European Marine Biology Resource Center) ed è una delle strutture nuove della ricerca ambientale e biomedica europee che utilizza i modelli marini nei più diversi contesti a partire proprio da quello biotecnologico. La sede dell’EMBRC è presso l’Università Pierre et Marie Curie di Parigi ed è diretta dalla biotecnologa marina italiana Ilaria Nerdello.

Il nuovo dipartimento di biotecnologie marine è costituito da 5 aree di ricerca distinte:

  1. ambito farmaceutico, molto interessante ma con percorsi molto lunghi, per cui lo riteniamo un investimento a medio e lungo termine;
  2. ambito industriale: prodotti, molecole che facilitano processi di catalisi o industriali o di bioraffinazione;
  3. biomateriali marini;
  4. cosmoceutica, con lo sviluppo di prodotti naturali e biologici;
  5. biotecnologie ambientali per il biorisanamanto di molte aree inquinate, adottando nuove tecnologie a basso costo.

Questo nuovo dipartimento vuole essere una struttura di ricerca e al contempo un hub, un incubatore, per tutte le imprese (PMI e grandi imprese) o per nuove start-up che hanno un potenziale interesse nello sfruttamento tecnologico degli organismi marini ma che non hanno il know-how tecnologico o una struttura dedicata alla ricerca.

Il MIUR e la Regione Campania credono molto a questo approccio proprio per cercare di sviluppare industrialmente quanto viene prodotto nei laboratori di ricerca. L’Italia vanta un ruolo di prim’ordine nelle ricerche marine in generale ma sono troppo poco sviluppate quelle nelle biotecnologie marine e in particolare nelle loro applicazioni industriali. Dobbiamo colmare questo gap con gli altri Paesi europei: ci affacciamo sul Mar Mediterraneo che è unico e contiene il 7,5% della biodiversità mondiale e ha molte forme endemiche. L’Italia ha basi in Antartico che ci permettono di portare avanti ricerche uniche, ma manchiamo della capacità di mettere a reddito tali capacità, dobbiamo essere in grado di trasferire tali conoscenze alle industrie  per mettere a frutto le competenze acquisite, a tal fine abbiamo un incubatore di start up interno alla nostra struttura.

Proprio per capire lo stato dell’arte in Italia delle biotecnologie marine abbiamo avviato una call nell’autunno del 2017 per sapere chi e dove porta avanti ricerche in questo ambito. Sono state individuate oltre 40 istituzioni diverse che se ne occupano, ma in maniera destrutturata, con singoli ricercatori sparsi su tutto il territorio nazionale. Ottime individualità che non sono in rete tra loro. Il ruolo del nostro dipartimento è quindi anche quello di creare una comunità scientifica di riferimento nazionale per sviluppare progetti comuni e avere un peso differente sul tessuto economico nazionale.

Quali filoni principali di ricerca nell’ambito delle Scienze della vita e della medicina vengono portati avanti all’interno del Dipartimento e con quali aspettative?

Nell’ambito delle scienze della vita i filoni principali sono tre, di cui due già attivi: il primo è lo sviluppo dei farmaci per la terapia nella lotta ai tumori, il secondo la ricerca dei farmaci per la terapia del dolore e il terzo sarà quello della nutraceutica, con l’utilizzo di additivi alimentari di origine marina che possono avere effetti positivi per la salute.

Alcune  ricerche sono state avviate anni fa e importanti risultati stanno già arrivando. In termini di aspettative temporali di prodotti innovativi derivanti dalle ricerche condotte nel dipartimento, ritengo sia ragionevole auspicare nuove applicazioni industriali nei prossimi tre anni, anche perché, ripeto, questa infrastruttura può essere considerata un catalizzatore per lo sfruttamento di quei risultati che fino a oggi sono rimasti a stretto appannaggio di un ristretto mondo scientifico.