L'alchimia computazionale e i farmaci del futuro

Il tema di questo mese è un recentissimo articolo di rassegna apparso sul Journal of Physical Chemistry B proprio negli stessi giorni in cui stavo spiegando questo argomento nel mio corso di Biofisica Computazionale all'Università di Trento. E quindi mi sono chiesto come spiegarlo qui sul blog. Non è impresa facile ma ci provo. Immaginate di entrare in un laboratorio molto speciale. Niente fiale fumanti, niente calderoni, niente maghi con cappelli a punta. Qui la magia la fanno i computer, e le formule non sono incantesimi medievali ma equazioni della fisica. Eppure la sensazione è quella di assistere a un trucco di prestigio: molecole che cambiano identità, atomi che appaiono e scompaiono, trasformazioni impossibili che però aiutano a progettare i farmaci del futuro. Tutto parte da una domanda semplicissima: quanto una molecola vuole abbracciare la proteina che vogliamo bloccare? È una domanda d’amore, in fondo: questo potenziale farmaco si attacca con entusiasmo, o scappa alla prima occasione? La risposta sta nell’energia libera di legame, una grandezza che misura quanto è favorevole quell’incontro. Se è molto negativa, è amore vero. Se è positiva… beh, è una di quelle relazioni che durano il tempo di un caffè o anche meno.

LUCA, il carbonio e gli alieni: riflessioni di un fisico che va al Teatro della Meraviglia

Non sono un biologo, e nemmeno un astrobiologo. Sono un fisico, quindi uno di quelli che di solito si occupano di cose come elettroni, atomi, modelli matematici e altre entità che riusciamo a vedere con strumenti decisamente sofisticati. Eppure, da sempre, la possibilità che esista qualcosa, o qualcuno, là fuori, in un altro angolo della galassia, mi affascina. Forse perché, se la vita esiste davvero altrove, e io sono proprio certo che esista, la fisica e la biologia dovranno andare a braccetto per spiegare non solo come funziona l’universo, ma anche come l’universo vive. È per questo che ho letto con grande curiosità il libro di Giuseppe Galletta, "Astrobiologia: Alla ricerca di vita nello spazio" (Padova University Press, 2021). Non è un saggio di fantascienza, ma un’opera rigorosa e affascinante che racconta come la ricerca di vita extraterrestre sia passata dal "magari c’è" al "vediamo come cercarla". Galletta ci accompagna in un viaggio che parte dalle profondità della Via Lattea (più di 200 miliardi di stelle, e chissà quante possibilità) e arriva fino alle molecole fondamentali della vita come la conosciamo: fosforo (P), ossigeno (O), azoto (N), carbonio (C), idrogeno (H) e zolfo (S), il famoso sestetto “PONCHS”.

La vita spiegata dalla fisica: cosa ci dicono le costanti fondamentali sui batteri (e forse sugli alieni!)

Vi siete mai chiesti se le stesse leggi che governano le stelle e le montagne possano anche dirci quanto velocemente si duplica un batterio? Sì, sembra un salto nella fantascienza, ma c’è chi ci sta già provando. Negli anni ’70, il fisico Victor Weisskopf lanciò un’idea audace: spiegare le proprietà della materia usando solo poche costanti fisiche fondamentali. Con queste riuscì a fare stime plausibili dell’altezza massima delle montagne sulla Terra e su Marte. Ma mancava un tipo di materia: la vita. Proprio su questo vuoto si inserisce il recente articolo “What do the fundamental constants of physics tell us about life?” di Pankaj Mehta e Jane Kondev. I due autori estendono l’approccio in stile Weisskopf ai sistemi viventi, dimostrando che proprietà vitali di auto-replicatori chimici – come resa di crescita, tempo minimo di duplicazione e potenza minima in dormienza – possono essere stimate da costanti fisiche universali. 

Profumo di settembre

Settembre è da sempre il mio mese preferito: il caldo si fa meno opprimente, i colori dell'autunno rendono tutto magico, le spiagge sono poco affollate, sparisce quella smania collettiva del “bisogna divertirsi per forza”.  Soprattutto settembre profuma dell'odore di stampa dei libri nuovi, della cartella da sistemare e tutto evoca quel magnifico momento della vita in cui la domanda era "ma quale diario compro quest'anno?". Di tutto questo, da bambino, ma soprattutto da ragazzo, mi entusiasmava aprire i libri del nuovo anno e cercare di capire cosa avrei studiato. Con una curiosità che era quasi morbosa, ma io di questa curiosità vado talmente fiero che anche oggi che scavallo allegramente la mezza età, è lei che porta avanti me, e con lei affronto il nuovo anno accademico, il decimo da quando insegno all’Università di Trento. Ho pensato quindi, questo mese, di condividere le sfide che voglio affrontare con quel solito mix letale tra terrore puro e voglia di mettermi in gioco che poi mi spinge a lanciarmi senza neanche un briciolo di rimorso e ad arrivare in fondo con un pizzico di divertimento.

Proteine sotto l'ombrellone: un (nuovo) modello AI cambia le regole del gioco

È agosto. C’è chi si abbronza, chi si tuffa in mare, chi (come me) si lamenta del caldo non appena si superano i 300 kelvin. E mentre molti si godono un meritato mojito, un gin-tonic o semplicemente l'integratore di magnesio e potassio come me, un gruppo di ricercatori ha servito un cocktail rivoluzionario: un nuovo modello di simulazione basato sull’intelligenza artificiale, veloce come un razzo e preciso come un orologio svizzero. Lo so, non sembra il tipico argomento da ombrellone, ma fidatevi: questa è roba che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui studiamo le proteine. Ed è tutto merito di una rete neurale che, al posto di cercare il Wi-Fi, ha imparato a simulare il comportamento delle macromolecole biologiche con un’efficienza che sembra spaventosa.

Biofisica bollente: appunti da EBSA 2025 a Roma

Il congresso dell’European Biophysical Societies’ Association (EBSA) è tornato, e lo ha fatto in grande stile: sotto il sole rovente di Roma, tra le architetture razionaliste dell'Eur, sale affollate e trasporti pubblici che sembravano messi alla prova da un esperimento di termoresistenza urbana. Difficile dimenticare l’edizione svedese del 2023, con le sue giornate lunghe e umide e le pause pranzo a base di lunch-box compostabili. I lunch-box sono stati confermati anche a Roma, ma la vera protagonista è stata l’afa. Un caldo africano che, unito all’entusiasmo dei partecipanti, ha reso l’atmosfera incandescente dentro e fuori le sessioni. Tuttavia, la temperatura, per quanto invasiva, non è stata il punto focale. Il congresso ha mostrato con chiarezza quanto la biofisica sia una disciplina viva, fluida, in costante trasformazione. E quanto le simulazioni, oggi più che mai, siano diventate una lente imprescindibile per esplorare la complessità della vita. Il filo conduttore di molte sessioni è stato il rapporto sempre più stretto tra modellistica computazionale e dati sperimentali. L’impressione, o forse la conclusione, è che simulare non basta. Ma è indispensabile. Si parla molto (a volte troppo) di esascala, reti neurali, modelli generativi e previsioni a risoluzione atomica. Ma il punto è: dove andiamo senza esperimenti?

Bucarest, biofisica e bagliori di futuro

Eccomi qui, con il portatile sulle ginocchia e il gate che lampeggia tra le ultime chiamate. Sì, sto scrivendo questo post in aeroporto, proprio come l’anno scorso: sembra che i momenti migliori per mettere ordine tra pensieri ed emozioni arrivino sempre mentre aspetto un volo. Di ritorno da quella che è stata una delle esperienze più dense (scientificamente e umanamente) di tutto il progetto MIMOSA. Bucarest ci ha accolti con un’energia contagiosa: un mix di architetture sopravvissute all’epoca “dorata” di Ceausescu (che di dorato, lasciatemelo dire, aveva giusto il nome) e sorrisi aperti che mi hanno ricordato quelli del Sud Italia natìo. Ci si sentiva a casa, anche se con un accento diverso. Vabbè, ma io in Europa mi sento a casa un po' ovunque...

Siamo ormai al quarto anno di progetto. Il che, in termini europei, significa che si comincia a parlare del "dopo", come nelle relazioni importanti. E questa edizione rumena dell’incontro annuale è servita proprio a questo: cominciare a capire come proseguire l’avventura oltre la naturale scadenza di agosto 2026. Continuare a lavorare insieme, magari cercando una nuova call, un’estensione, una collaborazione industriale… insomma: seminare per non far appassire tutto quello che è germogliato in questi anni.