Le attività di due ricercatori del Dipartimento Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali sono state selezionate per partecipare, in rappresentanza dell’ENEA, all'edizione di quest’anno del Premio ASPEN Institute Italia, il premio per la collaborazione e la ricerca scientifica tra Italia e Stati Uniti  istituito nel dicembre 2015.

L’Aspen Institute Italia è un’associazione privata, indipendente, internazionale, apartitica e senza fini di lucro. La sua attività è caratterizzata dalla discussione e dall’approfondimento di temi strategici per la società contemporanea nonché dallo scambio di conoscenze, informazioni e valori.

L’importante riconoscimento viene assegnato ogni anno a una ricerca nell’ambito delle scienze naturali, teoriche o applicate, frutto della collaborazione tra scienziati e/o organizzazioni di ricerca dell’Italia e degli Stati Uniti. 

Le due attività selezionate sono:

"Advancing bioresorbable vascular scaffolds: insights from crimping and beyond." Karthik Ramachandran, Tiziana Di Luccio, Artemis Ailianou, Mary Beth Kossuth, James P. Oberhauser, and Julia A. Kornfield 

Tiziana di Luccio Divisione Tecnologie e Processi dei Materiali per la Sostenibilità – Laboratorio Nanomateriali e Dispositivi 

La dott.ssa Tiziana Di Luccio ha presentato la candidatura con la sua ricerca intitolata "Advancing bioresorbable vascular scaffolds: insights from crimping and beyond”, condotta in collaborazione con la prof.ssa Julia Kornfield del Caltech – California Institute of Technology.

Questa collaborazione, iniziata nel 2014 e tuttora in corso, ha portato a notevoli progressi verso un trattamento alternativo per la malattia coronarica. Concentrandosi su un dispositivo clinicamente approvato, costituito dal polimero biocompatibile e riassorbibile acido polilattico (PLLA), il team ha scoperto caratteristiche sorprendenti. Nonostante la sua fragilità iniziale, il PLLA può essere trasformato in una forma duttile e robusta attraverso processi specifici, supportando le arterie per mesi prima di iniziare il decadimento.

Attraverso avanzate misurazioni con raggi X ad alta energia presso i laboratori nazionali di Argonne, è stata identificata una struttura semicristallina nel PLLA dopo 9 mesi di idrolisi, resistente al decadimento nelle zone di maggiore stress del dispositivo. Questa scoperta, emersa durante la fase di crimpatura, non solo spiega la forza inaspettata degli impianti PLLA ma apre la strada per migliorare gli scaffold riassorbibili, promettendo un significativo miglioramento nella qualità della vita dei pazienti cardiovascolari. Lo studio presentato per la candidatura e' stato pubblicato sulla rivista scientifica "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).

“Hybrid Bt cotton is failing in India: cautions for Africa” Andrew Paul Gutierrez, Peter E. Kenmore, Luigi Ponti

Luigi Ponti Divisione Biotecnologie e Agroindustria - Laboratorio Sostenibilità, Qualità e Sicurezza delle Produzioni Agroalimentari

Il Dr. Luigi Ponti  ha presentato la sua candidatura con l'attività di ricerca intitolata "Hybrid Bt cotton is failing in India: cautions for Africa", condotta in collaborazione con il prof Andrew Paul Gutierrez - University of California, Berkeley e il Dr.Peter E. Kenmore -  Center for the Analysis of Sustainable Agricultural Systems.

La collaborazione tra ENEA e l’Università della California a Berkeley è cominciata ufficialmente nel 2008 con il progetto GlobalChangeBiology , il primo e unico grant Marie Curie di reintegrazione internazionale assegnato a ENEA. Il progetto GlobalChangeBiology, sviluppato e coordinato dal Dr. Ponti, nasceva dalla difficoltà di valutare adeguatamente la crescente complessità dei sistemi agricoli sottoposti a cambiamento globale in forma di nuove tecnologie, specie invasive e cambiamenti climatici. Per rispondere a questa esigenza, il progetto ha utilizzato modelli demografici con base fisiologica (physiologically based demographic models, PBDMs) nel contesto di sistemi d’informazione geografica (GIS), mettendo così a punto uno strumento integrato PBDM/GIS, mediante il quale è possibile comprendere in maniera dinamica agroecosistemi complessi sottoposti al cambiamento globale. L’approccio PBDM è stato sviluppato presso l’Università della California a Berkeley, con estensioni in contesto GIS basate sulla collaborazione scientifica fra ENEA e il consorzio scientifico senza fini di lucro CASAS Global, mentre il progetto GlobalChangeBiology ha assicurato il trasferimento di conoscenze verso ENEA. Questa collaborazione ha in seguito avuto un ruolo fondamentale nell'acquisizione da parte di ENEA del coordinamento di MED-GOLD, un importante progetto Horizon 2020 che dal 2017 al 2022 è stato tra le principali iniziative di ricerca europee sul cambiamento climatico nei sistemi agroalimentari. La versatilità dello strumento integrato PBDM/GIS ha consentito negli anni di affrontare alcune tra le maggiori problematiche legate al cambiamento globale nei sistemi agricoli a livello planetario. Una di queste è la controversa massiccia adozione del cotone ibrido transgenico Bt in India, che ENEA ha studiato in collaborazione con Università della California a Berkeley e CASAS Global, utilizzando un modello di sistema colturale PBDM (Figura 1) integrato nel GIS a sorgente aperta GRASS . Le piante transgeniche di cotone ibrido Bt sintetizzano nei loro tessuti tossine insetticide che in natura sono prodotta dal batterio Bacillus thuringiensis (Bt). La nostra ricerca ha evidenziato come il cotone ibrido Bt stia fallendo in India e come questo rappresenti un monito per l'Africa, dove - al pari dell'India - il cotone è coltivato principalmente in piccole aziende a conduzione familiare. Nel panorama mondiale, solo l'india ha adottato il cotone ibrido transgenico Bt su vasta scala. La chiave per capire il fallimento del cotone ibrido Bt in India è il costo elevato della semente ibrida, che impone un sistema sub-ottimale caratterizzato da bassa densità di semina e ciclo colturale lungo, limitando in tal modo il potenziale di resa e causando elevati livelli di parassiti a fine stagione. La coltivazione del cotone ibrido Bt  in India è ulteriormente complicata dallo sviluppo di resistenza alle tossine Bt da parte del principale insetto dannoso al cotone (Pectinophora gossypiella), con conseguente aumento dell'uso di insetticidi che causa danni all'ecosistema e scatena epidemie di parassiti secondari altamente distruttivi. Se il cotone è coltivato senza irrigazione, poi, la variabilità delle piogge monsoniche costituisce un ulteriore elemento d'incertezza. Infine, è importante notare che, sebbene il cotone ibrido produca semi fertili, i fenotipi delle piante risultanti sono altamente variabili, e questo impedisce di fatto agli agricoltori di piantare il seme prodotto in azienda, costringendoli a comprare semi ogni anno e proteggendo efficacemente i diritti di proprietà intellettuale dell'industria sementiera che sviluppa le varietà ibride transgeniche. È evidente come il fallimento del cotone ibrido Bt in India rappresenti una lezione cruciale per valutare l'introduzione di questa tecnologia agricola in Africa, dove il cotone è coltivato principalmente in piccole aziende familiari prive di accesso all'irrigazione, proprio come in India. Colture di cotone ad alta densità e ciclo breve, non ibride e non transgeniche (irrigate o meno) costituiscono per l'India alternative valide e concrete, in grado di produrre potenzialmente il doppio rispetto all'attuale sistema colturale ibrido a bassa densità.

La cerimonia di premiazione della ricerca vincitrice si terrà il prossimo anno, in una occasione da definire a scelta di Aspen Institute Italia e secondo modalità decise insindacabilmente dall’Istituto.