Fisica statistica cellulare e genomica

L'approccio quantitativo è alle radici della biologia moderna, pensando per esempio ai lavori di Luria e Delbruck o Monod anni '40 del secolo scorso. Di recente questo tipo di approccio è salito in primo piano, grazie a nuovi dati più precisi e più abbondanti in microscopia, micromanipolazione e microfluidica, per esempio, e alla disponibilità di nuove sorgenti di dati massivi (sequenziamento e tecniche high-throughput). Interpretare questi nuovi dati necessita una mentalità marcatamente intedisciplinare, e l'adozione di approcci quantitativi, tracciando una possibile svolta della biologia come scienza intrinsecamente quantitativa.

Il programma di ricerca condotto da Marco Cosentino Lagomarsino si occupa di modelli matematici applicati a sistemi biologici, e in particolare si basa su un background con taglio interdisciplinare nell'ambito della fisica teorica, con particolare competenza nella fisica statistica, che studia sistemi complessi e nella fisica della materia condensata "soffice", come i filamenti, polimeri e membrane che compongono una cellula.

L'assunto su cui si basa il programma "Fisica statistica cellulare e genomica" è che i modelli statistici direzionano gli esperimenti e ispirano nuove teorie. L'approccio fisico si pone in chiave complementare rispetto all'investigazione biologica classica guidata dalle ipotesi ("hypothesis driven") e fonda la sua portata sulla semplificazione delle misure in modo da poter formulare domande direttamente con gli strumenti oggettivi della matematica: se un quesito scientifico passa al vaglio di una descrizione quantitativa, si sgombra ogni ambiguità dal terreno sperimentale.

In base a questo approccio, il laboratorio diretto da Marco Cosentino Lagomarsino cerca di rispondere ad alcune domande biologiche fondamentali finalizzate a comprendere e prevedere processi fondamentali per la cellula e in particolare della formazioni e dello sviluppo di tumori, come ad esempio:

• i processi decisionali che portano alla divisione e alla crescita cellulare, processi tipicamente alterati in cancro;
• il ruolo del cromosoma nella fisiologia di una cellula;
• i modi e i vincoli con cui un genoma, sottoposto a selezione naturale e a fattori stocastici evolve.

 

Il laboratorio diretto da Cosentino Lagomarsino lavora secondo un approccio interdisciplinare, in stretta collaborazione con altri laboratori di IFOM concentrati su attività di laboratorio sperimentale.