Fisica Biomedicale: Biofisica delle Radiazioni e Radiobiologia
Il gruppo di Biofisica delle Radiazioni e Radiobiologia studia a livello sperimentale e teorico gli effetti delle radiazioni ionizzanti sulle strutture biologiche, con applicazioni in radioterapia (ottimizzazione e rischio di complicanze e tumori secondari), radiodiagnostica e radioprotezione (in particolare per gli effetti di basse dosi e delle radiazioni spaziali). Le attività di ricerca sono sviluppate in collaborazione tra fisici, biologi, medici ed epidemiologi.
Obiettivo ultimo dell’attività di ricerca di base è la comprensione dei meccanismi di azione delle radiazioni ionizzanti sulle strutture biologiche, dall’interazione fisica (struttura di traccia, studiata con metodi Monte Carlo) al danno biologico a livello subcellulare, cellulare, del tessuto, e dell’organismo.
Vengono tra gli altri studiati il danno radioindotto al DNA e i processi di riparo (e la loro rilevanza nell'indurre altri end-points biologici), la perturbazione del signalling intra- ed extra-cellulare (bystander effect) e le implicazioni anti e pro carcinogenesi. Per capire a fondo i meccanismi associati ai rischi da radiazione (cancer e non-cancer, tra cui i rischi cardiovascolari) e sviluppare modelli predittivi robusti, è necessario associare un approccio olistico ad una descrizione step by step dell’azione della radiazione. Le radiazioni ionizzanti devono essere studiate come perturbazione di un sistema complesso che reagisce con comportamenti complessi e fenomeni di feedback e che può evolvere verso una condizione di omeostasi fisiologica o verso uno stato patologico. Assieme allo studio classico riduzionista, viene pertanto sviluppato un approccio sistemico e multiscala, basato sulla systems radiation biology, necessario anche per integrare set di dati sui diversi effetti della radiazione (ad esempio, effetti infiammatori, senescenza cellulare, etc.)
Gli obiettivi generali dell’attività di ricerca applicata sono:
- la stima del rischio da basse dosi di radiazioni (cancer e non cancer) e della dipendenza dalla dose, dal dose-rate e dalla qualità della radiazione (in particolare neutroni);
- lo sviluppo di modelli matematici, descrittivi e predittivi dell’azione della radiazione sui sistemi biologici;
- l’ottimizzazione dell’uso clinico delle radiazioni in diagnostica e terapia (es.: stima del rischio di complicanze e di tumori secondari in radioterapia, con fotoni e con adroni);
- l’uso delle radiazioni come strumento di indagine per studiare i meccanismi di funzionamento di strutture biologiche e di risposta a stimoli esterni (ad esempio nel caso di malattie genetiche rare);
- la stima del rischio da radiazioni e lo sviluppo di contromisure per l’esplorazione umana spaziale (es.: missione su Marte).
Per ulteriori informazioni sulle attività di ricerca, sui progetti nazionali ed europei in corso e sull’offerta formativa gestita dal gruppo, visitare il sito.
Staff: Andrea Ottolenghi, Gabriele Babini, Giorgio Baiocco, Sofia Barbieri, Jacopo Morini, Vere Smyth