10 Ricerca, Innovazione e Tecnologia
Eventi
Lunedì 3 giugno 2013
■■ IBFM CNR / L’Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del Cnr
Ricerca avanzata e innovazione in medicina
Costituito nel 2001, ha diverse collaborazioni con realtà cliniche
È
l’approccio inter-disciplinare, caratterizzato dalla
collaborazione tra medici,
biologi, biotecnologi, chimici,
fisici e ingegneri, che contraddistingue il lavoro e la mission
dell’Istituto di Bioimmagini
e Fisiologia Molecolare del
Consiglio Nazionale delle
Ricerche (Ibfm Cnr). L’Istitu-
to fa parte del Dipartimento
di Scienze Biomediche e ha
come obiettivo lo studio dei
meccanismi fisiologici e patogenetici, indagati a livello
molecolare, d’organo e d’organismo in toto, attraverso anche lo sviluppo e l’impiego di
nuove metodologie nel settore
della biologia molecolare, del-
la radiofarmacologia, della fisica medica e dell’elaborazione
delle immagini e dei segnali.
L’Istituto è stato costituito nel
2001 e può contare sul lavoro
di 50 persone del Cnr di cui
30 operative presso la sede di
Segrate e le altre nelle Unità di
supporto di Genova, di Cefalù
(Pa) e di Germaneto (Cz).
Il centro è radicato sul territorio attraverso accordi convenzionali con importanti
realtà cliniche e di ricerca, tra
cui, in Lombardia, l’Università Milano Bicocca, l’Ospedale
San Raffaele, l’Azienda Ospedaliera Niguarda e il Politecnico di Milano. Recentemente ha preso parte ai Cluster
Tecnologici Lombardi Scienze della Vita, Tecnologie per
gli Ambienti di Vita e Tecnologie per le Smart Communities. Fa inoltre parte di
reti nazionali e internazionali
(ImiNet, SysBioNet, Eurobioimaging) ed è impegnato in
numerosi progetti di ricerca
a livello regionale, nazionale
L’Istituto conta sul lavoro
di 50 persone del Cnr di
cui 30 operative
a Segrate e altre nelle
unità di Genova, Cefalù
(Pa) e Germaneto (Cz)
e internazionale, coniugando
la ricerca di base e la ricerca
applicata con un approccio di
medicina traslazionale.
L’attività fisica nei diversi ambienti di vita
Le conoscenze acquisite sul “tetto del mondo” utilizzate per migliorare il
trattamento delle malattie
I
fisiologi dell’Ibfm hanno
condotto numerosi studi nel
Laboratorio Piramide situato
in Nepal ad una quota di 5050
m evidenziando che le popolazioni tibetane vanno incontro a
modificazioni dell’organismo in
grado di proteggerli dalle conseguenze della ridotta pressione
dell’ossigeno nell’aria (ipossia).
Partendo da questo modello di
studio, oggi la ricerca di questo
gruppo si concentra sull’indagine delle cause del “malfunzionamento” dell’organismo umano
nell’invecchiamento e in diverse
patologie (cardiopatie, insuf-
ficienza respiratoria, malattie
metaboliche neuromuscolari,
dismetabolismi) in cui l’ipossia può limitare la prestazione
fisica. Obiettivo dei ricercatori
dell’Ibfm è il trasferimento delle conoscenze derivanti dalla
ricerca di base alla valutazione e al trattamento di pazienti
per arrivare alla prescrizione
personalizzata dell’esercizioterapia. Si studiano le risposte
cardiovascolari, respiratorie e
metaboliche all’esercizio fisico
e gli aspetti biomeccanici ed
energetici del movimento e della locomozione. Accanto alla
strumentazione di laboratorio
vengono utilizzate tecnologie
innovative e sensori che permettono da un lato di valutare
gli atleti sul campo di gara, e
dall’altro di poter seguire i pazienti nell’ambiente domestico.
L’approccio prevede l’utilizzo di
protocolli valutativi classici e
protocolli multimediali innovativi finalizzati a promuovere la
pratica dell’esercizio fisico e favorire cambiamenti in positivo
dello stile di vita. Tecnologie di
imaging e sviluppo di algoritmi
di analisi di dati e immagini
vengono utilizzate al fine di
Caratterizzazione
biomeccanica
della corsa di un
atleta
studiare i meccanismi fisiopatologici di malattia e monitorare/valutare gli effetti di interventi terapeutici/riabilitativi.
Strumentazione all’avanguar-
dia come la Risonanza Paramagnetica Elettronica (Epr)
e la spettroscopia nel quasi
infrarosso (Nirs) forniscono
preziose informazioni per me-
glio comprendere i meccanismi
responsabili di malattia come lo
stress ossidativo e la capacità di
utilizzare l’ossigeno da parte del
muscolo scheletrico.
Imaging molecolare per la medicina personalizzata
Cosa mi dicono i neuroni nel cervello?
Lunga tradizione per uno dei più importanti Centri Pet al mondo
All’interno dell’Istituto vengono studiate le anomalie dei sistemi sensoriali
L’
L
Ibfm ha una lunga tradizione nel settore delle bioimmagini e, in particolare, della Pet
(Tomografia ad Emissione di Positroni). In questo ambito l’Istituto si avvale fin dagli anni ‘80
di una collaborazione sinergica
con l’Ospedale San Raffaele, con
l’Università degli Studi di Milano
e poi con l’Università di Milano
Bicocca, diventando di fatto uno
dei più importanti Centri Pet al
mondo. Le diverse istituzioni
collaborano tra loro attraverso
ricerche in comune, con messa a
disposizione di personale, com-
petenze, strumentazione e laboratori: Ciclotroni per la produzione di radioisotopi, Laboratori
di radiochimica equipaggiati per
la produzione di radiofamaci,
Tomografi Pet/Ct per studi clinici di imaging molecolare, un Laboratorio per Imaging pre-clinico
Spect/Pet e Laboratori di elaborazione delle immagini. In questo
campo il ruolo dell’Ibfm è quello
di sviluppo di tecnologie e metodologie di imaging molecolare in
vivo, rivolte all’ottimizzazione del
percorso diagnostico e terapeutico del paziente oncologico, neu-
rologico, cardiologico, in un’ottica
di medicina personalizzata. A tal
fine l’approccio utilizzato è quello di integrare le informazioni
di imaging con dati ottenuti da
tecniche diagnostiche avanzate
(proteogenomica, immunoistochimica, istopatologia) ed esiti di
trattamento (radioterapia, chemioterapia). In ambito oncologico, l’Ibfm studia il ruolo della Pet
nella prognosi e nella predizione
degli esiti del trattamento, identificando biomarcatori di malattia
attraverso l’analisi e l’interpretazione delle immagini.
Immagine Pet
di un tumore
dell’esofago,
prima e dopo
trattamento
’Ibfm è presente attivamente nel settore della
ricerca che si occupa di neurofisiologia e di studi neuro cognitivi, coprendo un articolato
campo d’indagine attraverso
l’utilizzo di diverse tecniche di
misura di segnali. All’interno
dell’istituto, per esempio, vengono studiate le anomalie dei
sistemi sensoriali e il dolore
cronico, analizzando gli aspetti “neurodinamici” con tecniche di elettrofisiologia sperimentale e clinica. Il comune
presupposto di queste ricerche
assume che all’interno dei circuiti nervosi cerebrali osservati a livello cellulare, i neuroni o
in gruppi di neuroni, vi siano
dei “marcatori funzionali” che
possano contribuire a generare disordini sensoriali. Usando
tecniche avanzate, spesso mutuate da altre discipline come
la fisica teorica, i ricercatori
dell’Ibfm studiano il livello di
comunicazione tra neuroni e
quantificano l’informazione
trasmessa, identificando le
diverse connessioni funzionali. L’analisi delle anomalie
della connettività funzionale
nei disordini sensoriali o nel
dolore cronico offre una possibilità straordinaria di ottenere
una sorta di impronta digitale
funzionale e di postulare modalità di intervento di nuova
concezione per terapie innovative del dolore cronico e dei
disordini sensoriali che già
nell’immediato futuro potrebbero trovare un’applicazione
efficace. Per quanto riguarda
gli studi neurocognitivi una
recente scoperta di notevole
rilevanza scientifica ad opera
dei ricercatori Ibfm riguarda i
cosiddetti “neuroni specchio”,
ovvero quella classe di neuroni capaci di elaborare segnali
complessi legati a funzioni
cognitive, emotive e sociorelazionali. I risultati ottenuti
attraverso tecniche di elettroencefalografia hanno fornito
nuove prove dell’esistenza,
Classi di network
neuronali con diversa
funzione (diversi
colori)
anche negli esseri umani, di
questi neuroni e del loro ruolo
fondamentale nei comportamenti sociali complessi. Per
esempio, si è osservata una
maggiore attivazione dei neuroni specchio nelle mamme
a cui venivano mostrate immagini di neonati in pianto,
o, in contesti ben diversi, nei
giocatori di basket alla vista di
azioni di gioco scorrette, o, ancora, all’opposto, la inattivazione dei neuroni specchio in
contesti di incongruenza come
durante l’osservazione di azioni inappropriate (per esempio
la lettura di un libro tenendosi
appesi a una porta).
