portando i laboratori sul campo

Nel corso della sua carriera, la ricerca di Flora Vincent è stata limitata dalla qualità dei suoi campioni di ricerca. Vincent, un microbiologo marino, studia la simbiosi tra i microrganismi. I campioni su cui lavora vengono generalmente raccolti negli oceani Pacifico e Atlantico e conservati per ulteriori analisi nel suo laboratorio utilizzando processi chimici che possono alterare lo stato naturale degli organismi. Non è l’ideale per uno scienziato che spera di scoprire come queste creature prosperano nel loro ambiente.

“Nel momento in cui lo elimini dal sistema, lo cambi”, spiega Vincent dal suo ufficio presso il Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) a Heidelberg, in Germania. Il problema è aggravato dalla natura dei microbi che studia: organismi come il plancton interagiscono costantemente con altri nell’ecosistema oceanico.

Pertanto, quando i dirigenti dell’EMBL hanno invitato lei e il suo gruppo di ricerca a partecipare al suo Advanced Mobile Laboratory (AML), parte del progetto Traversing European Coastlines (TREC), è rimasta incuriosita. Il veicolo, un rimorchio personalizzato lungo 12 metri che può espandersi fino a 40 metri quadrati di spazio nel laboratorio, è temporaneamente situato in un parcheggio a circa 100 metri dall’edificio del laboratorio, affacciato su un pascolo verde. Ma da marzo 2023 a luglio 2024, il veicolo è stato utilizzato per campionare gli ecosistemi attorno alle coste dell’Europa continentale e del Regno Unito, iniziando da Roscoff, in Francia, e terminando in Tracia, una regione nel nord-est della Grecia. Ha offerto ai ricercatori un accesso senza precedenti ai campioni per l’analisi (vedi ‘Connessioni costiere’).

“Avvicinando il più possibile la tecnologia alla biologia che vogliamo studiare, all’improvviso possiamo vedere una visione completamente nuova della vita, perché possiamo scoprire cose che prima non riuscivamo a trovare, le interazioni tra organismi”, afferma Niko Leisch, direttore operativo dei servizi mobili EMBL. Mentre mi accompagna attraverso il laboratorio, mi spiega ogni singolo elemento tecnologico: microscopi e selezionatori cellulari di vario tipo, e un’area con pavimento in alluminio dedicata alla preparazione dei campioni al microscopio elettronico, dotata di un robusto congelatore ad alta pressione, una vasca ad immersione congelatore e un microscopio a criofluorescenza.

Collezione: lavoro sul campo

Non si tratta solo di macchinari pesanti. Molti strumenti sono decorati con giocattoli: una bambola Barbie regina delle nevi, un polipo realizzato all’uncinetto da uno dei membri dell’equipaggio dell’AML e persino un camion Lego che ricorda da vicino il veicolo.

Il laboratorio ha completamente rivoluzionato la ricerca di Vincent. La crioconservazione – e la successiva imaging dal vivo – hanno permesso al suo team di studiare le simbiosi come mai prima d’ora.

“La capacità di selezionare questa elevata biomassa e di preservarla effettivamente utilizzando il congelatore ad alta pressione, e quindi di ingrandire le basi molecolari di come ciò accade, è completamente senza precedenti”, afferma Vincent. “Sono davvero affascinato cercare di capire come questi organismi interagiscono nel loro contesto nativo: questo è ciò che sogno di fare dalla fine del mio dottorato.”

Varietà di furgoni

I laboratori mobili non sono una novità: sono stati cruciali per i test COVID-19 in Australia¹ad esempio, e sono spesso utilizzati per mitigare le epidemie di malattie come la meningite in Benin² o virus Nipah in India³. In tutto il mondo, scienziati di molte discipline li utilizzano per trovare campioni e condurre ricerche diffuse. La società Zion Market Research di Pune, in India, stima che il mercato globale dei laboratori mobili di biosicurezza crescerà fino a raggiungere i 451 milioni di dollari entro il 2032.

Oltre a campionare ciò che c’è nell’acqua, come visto nella ricerca di Vincent, i laboratori mobili sono un ottimo modo per misurare ciò che si muove nell’aria.

Peter DeCarlo, uno scienziato atmosferico della Johns Hopkins University di Baltimora, nel Maryland, afferma: “Noi nella comunità della ricerca atmosferica spesso effettuiamo misurazioni in un unico luogo, il che può fornire molte informazioni, ma se vogliamo davvero tracciare ciò che è accadendo nell’atmosfera, vogliamo muoverci insieme all’aria”. DeCarlo e il suo gruppo di ricerca utilizzano un classico furgone Dodge, dotato di spettrometri di massa e altri strumenti che misurano le sostanze chimiche, per vedere come l’inquinamento atmosferico differisce in tutta la città. L’obiettivo è determinare i potenziali rischi per la salute dei residenti locali e se “esistono modi per identificare la provenienza di queste sostanze chimiche”, spiega.

Un laboratorio mobile in Perù è stato fondamentale per un gruppo di ricercatori che hanno studiato il DNA antico tra gennaio 2019 e dicembre 2021. Il veicolo contiene una centrifuga, un frigorifero e una cappa che consentono l’analisi del DNA quasi istantanea.

“Questo laboratorio ci ha aiutato a ottenere una migliore conservazione dei campioni, riducendo le possibilità di contaminazione o degradazione del DNA ed eliminando la necessità di trasportare campioni fragili su lunghe distanze, il che è particolarmente critico per il DNA antico che è già degradato”, afferma Heinner Guio, uno dei i ricercatori coinvolti nel progetto, con sede presso il Centro di Ricerca e Tecnologico INBIOMEDIC di Lima.

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Ma i laboratori mobili non servono solo per campionare l’ambiente. Possono anche essere utilizzati per studi sull’uomo in popolazioni difficili da raggiungere. In Colorado, ad esempio, il laboratorio CUChange dispone di una flotta di veicoli chiamati Cannavan per studiare l’uso della cannabis, un’area difficile da studiare a causa della burocrazia normativa. Le leggi attuali limitano il modo in cui i ricercatori possono studiare l’uso di cannabis sul mercato legale. Secondo Angela Bryan, una psicologa coinvolta nel progetto Cannavan, visitare i partecipanti allo studio ed effettuare misurazioni fisiologiche, comportamentali e cognitive prima e dopo aver consumato cannabis in modo indipendente nella loro casa consente a CUChange di condurre una ricerca il più rigorosa possibile rispettando le leggi attuali. e regolamenti.

A settembre, il West Virginia Clinical and Translational Science Institute, Morgantown, ha lanciato MAVERICK (Mobile Access Vehicle Enhancing Research and Inspiring Community Knowledge), un autobus dedicato alla visita delle aree rurali dello stato per condurre studi clinici, rendendo la ricerca clinica più inclusiva e accessibile alle popolazioni remote.

E a Rotterdam, nei Paesi Bassi, il Sophia Children’s Hospital dispone di un minibus (chiamato Sophia bus), per condurre studi con i bambini e rendere la ricerca meno intimidatoria. “È ancora spaventoso per i bambini sapere che andranno in ospedale per effettuare ricerche”, afferma Kamil Hiralal, uno studente di dottorato nel dipartimento di psichiatria infantile dell’ospedale e uno dei coordinatori dell’autobus. “Quindi questo allevia un po’ il problema.”

Estendendo l’area coperta dall’autobus, il campione dei partecipanti aventi diritto diventa più diversificato. “Dal punto di vista della ricerca, possiamo includere più bambini, perché possiamo includere persone provenienti da più lontano”, afferma Hiralal. “Ora puoi effettivamente iniziare a girare un po’ il paese, e il tuo campione di solito diventa più generalizzabile.”

I laboratori mobili non devono sempre trovarsi su veicoli. La rete di laboratori mobili della Comunità dell’Africa orientale⁴che contribuisce sia alla mitigazione delle epidemie che alla ricerca, è costituito da laboratori box-based che possono essere distribuiti tra gli stati partner.

Lotte di potere

Sebbene i laboratori mobili rendano alcuni aspetti del processo scientifico più semplici e standardizzati, comportano una serie di sfide.

“È davvero gratificante quando funziona”, afferma DeCarlo. “Ma quando qualcosa si rompe nel laboratorio mobile, devi cercare di estrarlo, smontarlo, rimontarlo e ciò rende più difficile eseguire parte della manutenzione di base.”

Esistono considerazioni e logistiche speciali per i laboratori mobili che sono diverse da quelle di un laboratorio stazionario. “Si inizia dal parcheggio”, afferma Leisch. “Abbiamo bisogno di un posto dove parcheggiare effettivamente un rimorchio da 25 tonnellate e lungo 12 metri.” Inoltre, il punto deve essere livellato in modo che l’attrezzatura del laboratorio sia allineata.

Poi c’è la questione di come alimentare l’attrezzatura. L’AML attinge a una rete locale per l’energia elettrica e l’acqua, quindi, prima di recarsi in ciascuna località, il team ha dovuto assicurarsi che ci fosse un modo per accedervi. Ma altri laboratori mobili si affidano a generatori o all’energia solare per alimentare i propri strumenti durante gli spostamenti. L’apparecchiatura può anche emettere calore, quindi è necessario che sia presente un meccanismo di raffreddamento.

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