Luca Varani

Luca Varani si è laureato in chimica all’università di Milano e conseguito un dottorato di ricerca al prestigioso MRC-Laboratory of Molecular Biology (Cambridge, UK), usando biologia molecolare e strutturale per studiare le interazioni RNA-proteina. Ha contribuito a dimostrare il ruolo chiave giocato dal RNA nella regolazione dell’espressione genica e ha mostrato come il RNA stesso possa essere considerato un bersaglio terapeutico contro la demenza. Le numerose pubblicazioni di alto livello, culminate nella determinazione della più grande struttura tridimensionale ottenuta, fino ad allora, tramite la risonanza magnetica, gli hanno permesso di ottenere una posizione a Stanford con una “long term EMBO fellowship”, riservata ai migliori giovani biologi molecolari europei. In California Luca Varani ha completato il primo studio di risonanza magnetica sui complessi TCR/pMHC, che giocano un ruolo chiave nel sistema immunitario.

Dall’ottobre del 2007 guida il gruppo di biologia strutturale dell’Istituto di Ricerca in Biomedicina (IRB) di Bellinzona. L’attività principale riguarda la caratterizzazione delle interazioni tra patogeni ed anticorpi, molecole del sistema immunitario in grado di curare e proteggerci da malattie (per esempio vaccini). Il gruppo cerca di capire quali siano le caratteristiche molecolari che permettono ad un dato anticorpo di eliminare un patogeno. Gli studi si concentrano principalmente su “malattie orfane” come il virus Dengue, Zika, Prione od alcune forme rare di leucemia. L’approccio NMR sviluppato a Stanford è stato spinto avanti all’IRB grazie all’utilizzo di tecniche computazionali che permette di scoprire a quale parte del patogeno si leghi un anticorpo. Informazioni sperimentali guidano e validano le simulazioni al computer e permettono di ottenere una struttura atomica tridimensionale del complesso anticorpo/patogeno. Il gruppo è riuscito a modificare e migliorare un anticorpo esistente aumentandone l’efficacia contro il virus Dengue utilizzando, per la prima volta, solo informazioni computazionali. Hanno anche completato uno dei rari studi NMR su anticorpi, mostrando come l’anticorpo alteri la flessibilita’ dell’antigene.

 Il gruppo si caratterizza per l’approccio fortemente multidisciplinare che svaria dalla determinazione di strutture molecolari agli esperimenti cellulari, dalla biologia computazionale alla produzione e modificazione razionale di proteine ed anticorpi, dalla sintesi di nanoparticelle alla microscopia elettronica.

Il nostro gruppo usa tecniche computazionali, biochimiche e biofisiche per determinare la struttura atomica tridimensionale di proteine e caratterizzare la loro interazione con altre molecole, con particolare attenzione alle interazioni anticorpo/proteina nelle malattie infettive. L’obiettivo è cercare di capire quali caratteristiche molecolari rendano un dato anticorpo efficace contro un patogeno, ed eventualmente sfruttare questa conoscenza per generare nuove molecole capaci di curare malattie come la febbre Dengue e Zika, il prione o alcune forme rare di leucemia. Dengue e Zika sono virus tropicali in rapida espansione mentre il prione, balzato alla cronaca per i casi di “mucca pazza” negli anni ’90, provoca una malattia neurodegenerativa incurabile e tuttora largamente sconosciuta. Capire quale parte del patogeno venga riconosciuta dagli anticorpi più efficaci permette di scoprire e bloccare i punti nevralgici del patogeno stesso.

Il nostro gruppo adotta un approccio fortemente multidisciplinare che integra dati biochimici, validazione strutturale sperimentale e simulazioni computazionali. La Biologia Strutturale Computazionale, in particolare, è un campo in rapido sviluppo che diventerà sempre più diffusa e determinante nel prossimo futuro. Per ora, tuttavia, le predizioni computazionali non sono sempre accurate, per cui è fondamentale guidarle e validarle con esperimenti di laboratorio. La sinergia tra simulazioni computazionali e tecniche classiche di biofisica, biologia molecolare e biologia cellulare permette di combinare il meglio dei due approcci: la velocità e basso costo del computer con l’affidabilità e rigore della validazione sperimentale. È opinione diffusa tra gli scienziati che il connubio tra computer e laboratorio rappresenti il futuro delle scienze biomediche.