Nel 1962, dopo l’esame di maturità, è incerto sul corso di studi da seguire: "Le discipline che preferivo erano la medicina e la chimica, e nei sei anni successivi mi concentrai sulla medicina, a causa della maggior varietà di scelte che la professione medica avrebbe potuto offrirmi nei settori della ricerca, dell’attività clinica o della libera professione in una località di montagna".

Prima di tutto questo deve però sostenere l’esame di maturità per il latino, e fare il servizio militare in parallelo agli studi di medicina. "Riuscii in qualche modo a far fronte a tutto lavorando sodo durante i primi due o tre anni di università. Nello stesso periodo incontrai la mia futura moglie, Kathrin, che seguiva i miei stessi corsi all’Università di Basilea. Sostenemmo insieme anche gli esami conclusivi, che avevamo preparato con un gruppo di quattro simpaticissimi colleghi. E ci sposammo nel novembre del 1968, due settimane dopo la prova finale. Avevamo deciso di andare in Africa, dove mi sarebbe piaciuto lavorare e fare ricerca sulla lebbra, ma pur avendo fatto richiesta all’OMS e ad altre organizzazioni internazionali non fummo accettati a causa della nostra mancanza di esperienza".

Il primo gennaio del 1969 comincia a lavorare al reparto di Chirurgia di uno degli ospedali di Basilea, mentre la moglie Kathrin entra alla Clinica oculistica dell’Università.

Nel corso di quel primo anno, tuttavia, comincia a rendersi conto che forse la chirurgia non era il settore al quale avrebbe desiderato dedicarsi per tutta la vita, e a guardarsi intorno in cerca di alternative. "Dopo lunghe discussioni con vari ricercatori – tra cui A. Pletscher, J. Lindenman e molti altri – per trovare un altro obiettivo, mi iscrissi al corso post-laurea di Medicina sperimentale dell’Università di Zurigo. E per occupare il tempo rimasto libero tra questo corso e gli studi di chirurgia svolsi presso l’Istituto di Anatomia dell’Università di Basilea alcune ricerche sulla crescita capillare nella epifisi delle ossa lunghe, sotto la guida di R. Schenk e U. Riede".

Il corso zurighese era un’istituzione molto particolare, finanziata dalla Fondazione Nazionale Svizzera per le Scienze e dalla pubblica amministrazione di Zurigo per dare a una decina di studenti provenienti da tutta la Svizzera l’opportunità di approfondire discipline innovative come biologia molecolare, biochimica, genetica, neurobiologia e immunologia, e di colmare le lacune della loro formazione alla Facoltà di Medicina.

"A partire dall’ottobre del 1970 trascorsi due anni al Dipartimento di Biochimica dell’Università di Losanna, sotto la guida di H. Isliker, studiando immunologia e immuno-chimica e sperimentando le frustrazioni del lavoro di laboratorio. Fui incaricato di applicare ai batteri una tecnica che era stata resa popolare da T. Brunner e poi da J.C. Cerottini, il saggio di rilascio del cromo 51, per monitorare la distruzione delle funzioni di effettore immunologico delle cellule ospiti. Il test consisteva nell’identificare le cellule con un isotopo radioattivo, in modo da monitorare la distruzione del meccanismo immunizzante della cellula ospite. La misurazione veniva effettuata determinando l’ammontare relativo di radioattività rilasciato dalle cellule morenti. Questo procedimento risultò molto complesso e non fornì alcun risultato conclusivo: il cromo non veniva adeguatamente assorbito dai batteri e quindi il saggio di rilascio non era facilmente praticabile. Ciononostante riuscimmo a ottenere alcune informazioni sul ruolo dell’IgA (Immunoglobulina A), ottenuta da mucche iperimmunizzate il cui colostro conteneva una dose significativa di questa sostanza. Il mio compito era quello di cercare di capire se un prodotto così iperimmune fosse in grado di funzionare come agente protettore in un circuito che interessasse anche l’intestino nei confronti del ceppo patogeno di E. coli che rilascia endotossine".

Questa occasione di lavorare su una malattia infettiva e sulle potenzialità della risposta immunitaria per combatterla lo spingono a cercare una seconda posizione come post-doc nello stesso settore. "Kathrin e io inviammo una cinquantina di richieste a vari laboratori in tutto il mondo – tra i quali alcuni in Gran Bretagna, negli Stati Uniti e in Australia – ma non ricevemmo alcuna risposta, oppure risposte negative. A quel tempo avevamo già due figli, e mia moglie stava anche cercando una collocazione per proseguire la propria carriera di oculista".

Nel 1972, mentre stava ancora cercando un posto, H. Isliker parla di lui con D. Ada, responsabile del Dipartimento di Microbiologia della John Curtin School of Medical Research presso la Australian National University di Canberra, e con Robert Blanden che insegnava presso lo stesso dipartimento. "G. Ada e H. Isliker all’epoca stavano lavorando insieme presso l’Associazione Internazionale per la Lotta contro il Cancro di Lione, e R. Blanden era arrivato per insegnare al corso di immunologia dell’OMS presso il nostro istituto, che ospitava i laboratori di formazione dell’OMS di Losanna. Grazie a questa serie di coincidenze si prospettò la possibilità che io potessi entrare a far parte del Dipartimento di Microbiologia di Canberra, a condizione che fossi stipendiato dal mio istituto di provenienza". La borsa di studio post-doc concessagli dalla Fondazione Svizzera per la ricerca biomedica gli garantiva 32.000 franchi svizzeri all’anno per due anni.

"Fortunatamente Kathrin non si oppose a un trasferimento così drastico, insieme a due bambini piccoli, i nostri figli Christine, di due anni e mezzo, e Annelies di 11 mesi. Partimmo per Canberra nel gennaio del 1973. Avevo in programma di lavorare con R. Blanden sulla immunità cellulo-mediata contro Salmonella e Listeria, per comprendere meglio il ruolo dei meccanismi effettori dell’immunità cellulo-mediata rispetto a quelli dipendenti da anticorpi in queste malattie infettive".

A Canberra si installano in una villetta monofamiliare di quattro stanze a Hughes, fornita dall’Australian National University e inserita in un gruppo di una trentina di case affettuosamente soprannominate "il ghetto dell’Università", che offrivano un ambiente gradevole e congeniale a studenti, post-doc più o meno giovani, dottorandi e docenti ospiti provenienti un po’ da tutto il mondo. "In breve tempo Kathrin trovò un posto come medico part-time al Pronto Soccorso del Woden Valley Hospital, le bambine si inserirono in asili e gruppi di gioco, io cominciai a passare intere giornate in laboratorio studiando l’immunità a varie malattie infettive, e ci facemmo molti amici tra gli abitanti di Hughes".

All’interno del dipartimento, l’unico posto disponibile nei piccoli laboratori della John Curtin School si trovava nel laboratorio occupato da Peter Doherty che, arrivato da Edimburgo alla fine del 1971 come post-doc, si occupava soprattutto di processi infiammatori cerebrali, e in particolare di topi affetti dal virus della foresta Semliki, o da quello della coriomeningite linfocitaria (CML). "Cominciammo a collaborare per le ricerche sulle risposte immunitarie a quest’ultimo virus: lui prelevava il liquido cerebrospinale e faceva le analisi immunopatologiche e dell’infiammazione sui cervelli, mentre io facevo i saggi di citotossicità con i quali avevo acquisito familiarità a Losanna. Questa collaborazione portò non solo alla scoperta della restrizione da MHC (complesso maggiore di istocompatibilità), ma alla fine mi spinse a iscrivermi, all’età di 28 anni, ai corsi di dottorato dell’Australian National University. Ero spinto da due motivazioni: la prima, ovviamente, era quella di aggiungere un Ph.D. al dottorato che avevo ottenuto all’Università di Basilea sui problemi clinici relativi alla nevrite del plesso brachiale. Ma c’era anche il fatto che il tasso di cambio, che allora era di 5,2 franchi svizzeri per un dollaro, rendeva la nostra vita piuttosto difficile, e che la borsa prevista per il dottorato aggiungeva al nostro bilancio 2.000 preziosi dollari australiani".

Zinkernagel considera i due anni e mezzo trascorsi a Canberra "un vero successo", non solo per i risultati scientifici ottenuti, ma "soprattutto perché la collaborazione all’interno del gruppo che si era formato nel laboratorio di G. Ada (di cui facevano parte R. Blanen, K. Lafferty, A. Cunningham, P. Pletscher, P. McCullagh e molti altri) rappresentava il giusto mix di menti curiose, critiche ma non aggressive, intelligenti ma non ossessive, allegre ma non sarcastiche, e comunque gradevoli. Avevamo la garanzia che la convinzione di ciascuno di essere nel giusto fosse costantemente discussa e messa alla prova. Naturalmente, il fatto che tutte queste persone – o almeno la maggior parte di loro – lavorassero su modelli biologici che riguardavano le patologie genetiche e i trapianti, ci rese tutti pienamente coscienti del fatto che l’immunologia aveva a che vedere con le difese dell’organismo in vivo e non con antigeni artificiali in una situazione in vitro".

Il Premio Nobel

L’importanza delle ricerche di Zinkernagel e Doherty a Canberra viene definitivamente sancita, vent’anni dopo, dall’assegnazione ai due scienziati del Premio Nobel per la Medicina 1996, "per avere scoperto in che modo il sistema immunitario riconosca le cellule infettate da virus. La loro scoperta", prosegue la motivazione dell’Accademia delle Scienze di Svezia, "ha anche posto le basi per la comprensione dei meccanismi generali attraverso i quali il sistema immunitario cellulare distingue fra microrganismi estranei e molecole da esso stesso prodotte. Una scoperta che riveste grande importanza per la medicina, dato che risponde sia alla necessità di rafforzare la risposta immunitaria contro microrganismi invasori e determinate forme di tumore, che a quella di diminuire gli effetti delle reazioni autoimmuni in patologie infiammatorie come le malattie reumatiche, la sclerosi multipla e il diabete.

Studiando la risposta dei topi ai virus, i due scienziati scoprirono che per uccidere le cellule infettate dal virus i globuli bianchi (linfociti) devono essere in grado di riconoscere sia il virus stesso che alcune molecole self (che fanno parte del loro stesso organismo), il cosiddetto antigene maggiore di istocompatibilità. Da allora, questo principio di riconoscimento simultaneo di molecole estranee e di molecole appartenenti all’organismo ha posto le basi per una migliore comprensione della specificità del sistema immunitario cellulare".

Il sistema immunitario è composto da diversi tipi di globuli bianchi, tra cui i linfociti T e B, che si occupano di proteggere l’organismo da infezioni eliminando microrganismi invasori e cellule infette, ma al tempo stesso devono evitare di danneggiare l’organismo al quale appartengono.

È necessario dunque un sofisticato sistema di riconoscimento che metta in condizione i linfociti di distinguere tra le normali cellule dell’organismo e le cellule infette, o i microrganismi estranei. Questo sistema deve inoltre essere capace di determinare quando debbano essere attivate le cellule del sangue in grado di eliminare questi ultimi.

All’inizio degli anni ’70, quando Doherty e Zinkernagel cominciano a fare ricerca nel campo dell’immunologia, era possibile distinguere tra immunità cellulo-mediata e immunità dipendente da anticorpi. Si sapeva che gli anticorpi prodotti dai linfociti B erano in grado di riconoscere ed eliminare determinati microrganismi, in particolare batteri.

I meccanismi di riconoscimento del sistema immunitario cellulare, per esempio in relazione all’eliminazione delle cellule infettate da virus da parte dei linfociti T, erano invece molto meno noti. L’immunità cellulare, tuttavia, era stata già studiata in dettaglio rispetto a un settore specifico, e cioè la biologia dei trapianti. Si sapeva che i linfociti T erano in grado di eliminare cellule provenienti da un organismo estraneo in seguito al riconoscimento di determinate molecole – gli antigeni del complesso maggiore di istocompatibilità – nell’organo trapiantato.

Zinkernagel e Doherty hanno utilizzato i topi per studiare in che modo il sistema immunitario – in particolare i linfociti T – fosse in grado di proteggere gli animali dall’infezione prodotta da un virus in grado di causare la meningite. I topi infettati sviluppavano linfociti T killer, in grado di uccidere in provetta le cellule infettate dal virus.

Inaspettatamente hanno scoperto che i linfociti T, anche se reagivano proprio a quel virus, non erano in grado di uccidere cellule infette provenienti da un altro ceppo di topi. A decidere se una cellula sarebbe stata o meno eliminata da questi linfociti killer non era solo il fatto che fosse stata infettata dal virus, ma anche che contenesse la "giusta" variante di antigene di istocompatibilità, la stessa del topo infettato.

Le scoperte di Zinkernagel e Doherty, pubblicate nel 1974 su Nature, hanno definitivamente dimostrato che il sistema immunitario cellulare doveva riconoscere allo stesso tempo le molecole estranee (provenienti, nel caso specifico, da un virus) e le proprie (antigeni del complesso maggiore di istocompatibilità). In questo modo è stato possibile anche comprendere l’importanza dell’antigene del complesso maggiore di istocompatibilità (che nell’uomo è definito antigene HLA) non solo per quanto riguarda i trapianti, ma anche nella normale risposta immunitaria dell’individuo.

Nel comunicato stampa della Fondazione Nobel si legge: "Le scoperte di Doherty e Zinkernagel hanno avuto un impatto immediato sulla ricerca nel settore dell’immunologia. La rilevanza delle loro osservazioni sulla specificità dei linfociti T è emersa in molti contesti, riguardo sia alla capacità del sistema immunitario di riconoscere microrganismi diversi dai virus, sia a quella di reagire contro alcuni dei propri tessuti.

Successivamente gli scienziati hanno definito due modelli per spiegare le loro scoperte: uno di questi si basava sul semplice riconoscimento di un ‘sé alterato’ (in cui l’agente di istocompabilità si sarebbe modificato in seguito all’interazione con un virus) l’altro su un duplice riconoscimento di se stesso e dell’agente esterno.

Sia le scoperte a livello sperimentale che i modelli teorici divennero estremamente importanti per le successive ricerche. Nel giro di pochi anni è stato dimostrato che l’insieme dei linfociti T che hanno la possibilità di maturare e sopravvivere in un individuo è determinato dalla capacità della cellula di riconoscere gli antigeni di istocompatibilità di quell’individuo. Di conseguenza, il principio di riconoscimento simultaneo è essenziale per dare la possibilità al sistema immunitario di riconoscere tra ‘sé’ e ‘non sé’.

Ricerche successive nel settore della biologia molecolare hanno confermato i modelli proposti da Zinkernagel e Doherty e chiarito la base strutturale della loro scoperta.

Il fatto di aver chiarito il meccanismo di riconoscimento delle cellule T all’interno del sistema immunitario ha mutato radicalmente le nostre conoscenze sullo sviluppo e le normali funzioni del sistema immunitario, offrendo inoltre nuove possibilità di modificare selettivamente le reazioni immunitarie dell’organismo nei confronti di microrganismi e dei propri tessuti".

Molte patologie gravi e diffuse dipendono dalle funzioni del sistema immunitario e di conseguenza dai suoi meccanismi di riconoscimento specifico. Questo riguarda ovviamente le malattie infettive, ma anche un certo numero di condizioni infiammatorie croniche come le malattie reumatiche, il diabete e la sclerosi multipla.

Per quanto riguarda le malattie infettive, "la nuova scoperta offre un punto di partenza più adeguato per la creazione di nuovi vaccini: è possibile infatti sapere esattamente quali parti di un microrganismo vengano riconosciute dal sistema immunitario per focalizzare specificamente su queste la produzione del vaccino.

Inoltre, i principi fondamentali formulati da Doherty e Zinkernagel entrano in gioco nella sperimentazione con i vaccini destinati a prevenire le metastasi in alcune forme di tumore".

Rispetto alle malattie infiammatorie croniche, "in molti casi è stato possibile fornire spiegazioni più adeguate sul collegamento tra la vulnerabilità alla malattia e il fatto che un determinato individuo sia portatore di un particolare tipo di agente di istocompatibilità.

Le ricerche sviluppate a partire dalla scoperta di Doherty e Zinkernagel hanno anche offerto opportunità per ridurre o alterare selettivamente reazioni immunitarie che giocano un ruolo fondamentale nelle malattie infiammatorie".

Il periodo americano

Quando i primi articoli vengono pubblicati su Nature, Zinkernagel comincia a guardarsi intorno per cercare una nuova collocazione professionale, e viene contattato da F. Dixon della Scripps Clinic di La Jolla, che stava cercando un assistente per farlo lavorare sull’immunità cellulo-mediata in topi automimmuni, e a Losanna aveva sentito parlare da J.C. Cerottini delle ricerche realizzate a Canberra. Contatta anche B. Benacerraf di Harvard per vedere se ci fossero possibilità di lavorare nel suo Dipartimento di Patologia per continuare a studiare l’immunologia delle malattie infettive. Nel 1974, al secondo Congresso Internazionale di Immunologia di Brighton, con Doherty presentano le loro scoperte sulla restrizione da MHC, e Zinkernagel incontra Dixon e Benacerraf. "Dopo molte discussioni, e visto che al laboratorio di Boston non avrei potuto continuare a occuparmi di virus, ma soprattutto considerato che la California, il mare e il sole mi attiravano molto, fu facile decidere di trasferirmi al laboratorio di F. Dixon a La Jolla.

Le nostre bambine erano state felici a Canberra, e parlavano entrambe inglese con un magnifico accento australiano. La mia figlia minore, Annelies, tuttavia, aveva sofferto di ripetute infreddature e infezioni dell’orecchio medio, una delle quali aveva provocato una meningite da Haemofilus influenza quasi letale, sintomo di un difetto specifico di IgA che risultò essere passeggero.

Il 9 dicembre del 1974 Kathrin dette alla luce Martin, il nostro figlio "australiano", al Woden Valley Hospital, mentre io stavo riassumendo i nostri esperimenti sul riconoscimento da parte dei linfociti T ristretti da MHC durante il congresso annuale della Società Australiana di Immunologia a Canberra.

Ai primi di gennaio del 1975 Kathrin tornò in Svizzera per trascorrere qualche mese con i nostri genitori e per fare altri sei mesi di formazione in oftalmologia, mentre io ero impegnato a scrivere la mia tesi di dottorato e Peter Doherty si sforzava di porre rimedio alle offese da me perpetrate contro la lingua inglese. Così, dedicai altri tre mesi a concludere diverse ricerche nel laboratorio di Canberra, e poi viaggiai attraverso l’Australia in treno e in autobus".

Trascorre i due mesi successivi in Svizzera, lavorando insieme al fratello Peter al restauro di una casa del sedicesimo secolo sulle montagne del Jura. Ai primi di giugno si trasferisce con tutta la famiglia a La Jolla "con la carta verde, ossia come veri e propri immigranti", per lavorare alla Scripps Clinic of Medical Research. "Fu F. Dixon a consigliarci di chiedere la carta verde, non solo per evitare che il mio soggiorno negli Stati Uniti fosse soggetto a restrizioni temporali, ma anche perché la prospettiva di ottenere lavori interessanti in Svizzera era praticamente inesistente. Il lavoro alla Scripps cominciò sotto i migliori auspici, anche grazie al fatto che mi era stata assegnata Alana Athage, una dei tecnici di F. Dixon.

Nel corso dei successivi vent’anni, Alana mi ha aiutato preparando buona parte degli esperimenti e mandando avanti il laboratorio. Io ho continuato a studiare l’immunità cellulo-mediata e la CML. Alla Scripps, questo virus era stato studiato per molti anni da M.B.A. Oldstone e F. Dixon. Utilizzavamo tecniche chirurgiche per capire se l’MHC del timo giocasse o meno un ruolo nella selezione ed espressione della specificità dei linfociti T per il sé".

Una serie di dati analoghi era stata ottenuta da M. Bevan che stava facendo una ricerca parallela al MIT. Da queste ricerche emerge la scoperta che le molecole MHC del timo determinavano la specificità ristretta dei linfociti T per il proprio MHC.

"Questi risultati produssero grande entusiasmo tra gli immunologi, perché quadravano perfettamente con quanto si sapeva a proposito del ruolo del timo nella maturazione dei linfociti, così come era stato descritto originariamente da J.F.A.P. Miller in Inghilterra e in Australia".

Nel frattempo, la moglie Kathrin dedica parte del suo tempo a una collaborazione volontaria alla Clinica Oftalmologica alla Scripps. "In questo modo teneva aggiornate le sue competenze mediche, fino a quando nel 1978 decise di prepararsi per l’esame di ammissione all’ordine statunitense dei medici, che superò brillantemente".

Nel 1976 l’Università di Zurigo lo contatta per valutare la possibilità che assumesse l’incarico abbandonato nel 1975 dal professor G. Zbinden, responsabile di Tossicologia all’Università e al Politecnico. "La divisione di Patologia Sperimentale all’interno del Dipartimento di Patologia rappresentava una sfida interessante, per la possibilità che offriva di tornare in Svizzera e lavorare con un gruppo più numeroso".

"Anche se nel corso del 1977 la Facoltà di Medicina dell’Università di Zurigo aveva definito una graduatoria per questo incarico, mettendomi al primo posto, ci vollero altri due anni di faticosi negoziati, prima che potessimo trasferirci nell’autunno del 1979. La trattativa richiese molta pazienza da parte di Kathrin, di F. Dixon e di noi tutti: il contratto firmato arrivò circa dieci giorni prima del giorno stabilito per il trasferimento a Zurigo.

Nel corso degli ultimi vent’anni abbiamo vissuto nei dintorni di Zurigo, prima a Zollikon e ora a Zumikon, in una vecchia casa accogliente con grandi stufe a legna, un bel giardino fiorito e un comodo orto, galline e un cane pastore dell’Appenzell. Nei primi anni che trascorremmo in Svizzera Kathrin concluse la sua specializzazione in oftalmologia, e successivamente si dedicò alla libera professione. I nostri figli si adattarono abbastanza bene alle nuove scuole, dedicandosi poi agli studi di medicina.