Eletto senatore nel 2006 e confermato nel 2008 e 2013, è stato presidente della commissione sanità nella XV legislatura e presidente della commissione parlamentare di inchiesta sull'efficacia e l'efficienza del servizio sanitario nazionale nella XVI.
Come medico è considerato uno dei maggiori specialisti mondiali dei trapianti d'organo. Dal 2002 collabora con la Thomas Jefferson University di Filadelfia, dove ha rivestito i ruoli, fra gli altri, di direttore dell'Istituto trapianti d'organo ed executive vice president sia dell'università stessa, sia dell'azienda ospedaliera affiliata Jefferson Health.
Formazione Nato a Genova, da madre svizzera e padre siciliano di Acireale, all'età di 14 anni si trasferì a Roma, dove si è formato culturalmente negli ambienti cattolici della capitale (fu giovane scout e si è diplomato al collegio Villa Flaminia San Giuseppe de Merode dei Fratelli delle scuole cristiane), si è laureato in medicina e chirurgia presso l'Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma e si è specializzato in chirurgia generale e in chirurgia vascolare.
Attività medica Dopo la laurea, Marino ha lavorato come assistente al dipartimento di chirurgia del Policlinico Gemelli di Roma dal 1980 al 1990. In questo periodo ha lavorato inoltre come tirocinante nei centri trapianti di Cambridge (il Transplant Center dell'Università di Cambridge) nel Regno Unito e di Pittsburgh (il Pittsburgh Transplantation Institute dell'Università di Pittsburgh).
Attività a Pittsburgh A Pittsburgh, Marino ha completato la sua formazione sotto la guida di Thomas Starzl con una fellowship nei trapianti d'organo. Il 1º novembre 1987 ha partecipato al primo trapianto multiviscerale (stomaco, fegato, pancreas, intestino) su un essere umano nella storia della medicina. Nel 1991 Marino venne assunto dal professor Starzl in forza al personale medico dell'Università, divenendo chirurgo presso il Medical Center dell'Università di Pittsburgh e presso il Children's Hospital di Pittsburgh, ricoprendo anche la cattedra di professore di chirurgia presso l'Università. Nel 1992 divenne direttore associato del Centro per i trapianti di fegato del Veterans Affairs Medical Center di Pittsburgh, direttore della European medical division del Medical Center dell'Università di Pittsburgh.
A Pittsburgh, ha fatto parte del team che ha sviluppato l'uso clinico del FK506 (ora noto come Tacrolimus), un farmaco che ha sostituito qualsiasi altro immunosoppressore nel trapianto di fegato in tutto il mondo. È inoltre stato uno dei componenti del team coordinato dal professore Starzl che il 28 giugno 1992 e il 10 gennaio 1993 eseguì i primi due xenotrapianti di fegato da babbuino a uomo della storia, previsti per la cura della cirrosi in fase terminale causata dal virus dell'epatite B cronica. I babbuini furono scelti come donatori perché, nonostante le differenti dimensioni, condividono molte caratteristiche fisiologiche e genetiche con gli esseri umani, ma sono resistenti allo sviluppo dell'epatite cronica da virus B. I due pazienti, di 35 e di 62 anni, soffrivano entrambi di un'insufficienza epatica terminale conseguenza dell'epatite B, e sopravvissero rispettivamente 70 e 26 giorni dopo il trapianto.
Ritorno in Italia Nel 1999 Marino ha fondato l'Istituto mediterraneo per i trapianti e terapie ad alta specializzazione (ISMETT) a Palermo, il primo centro trapianti di fegato in Sicilia, di cui è stato direttore e amministratore delegato. Il 31 luglio 1999 ha eseguito il primo trapianto ortotopico di fegato della storia della sanità siciliana. È stato inoltre membro del primo Centro nazionale trapianti istituito con una legge approvata dal Parlamento Italiano nel 1999.
Il primo trapianto di organo su un sieropositivo in Italia Il 17 luglio 2001 Marino, che nel decennio precedente aveva già realizzato negli Stati Uniti alcuni dei primi trapianti al mondo su pazienti sieropositivi (si trattava di trapianti di fegato), eseguì, per la prima volta in Italia, un trapianto di rene (donato dal padre) a un paziente italiano sieropositivo.
La notizia del trapianto ricevette le critiche dell'allora Ministro della Salute Girolamo Sirchia, si espressero a favore invece i chirurghi e gli esperti di AIDS. In seguito a quel primo trapianto su sieropositivo fu istituita una Commissione apposita presso il Centro nazionale trapianti col compito di stabilire l'ammissibilità di questo tipo di intervento: l'approvazione definitiva della commissione del CNT, arrivata dopo quasi tre anni, ha fatto sì che l'esecuzione di trapianti su pazienti sieropositivi divenisse una prassi regolare e di successo anche in Italia.
Trasferimento a Filadelfia Nel 2002 si è dimesso dallUniversity of Pittsburgh Medical Center e dalla direzione dell'Istituto mediterraneo per i trapianti per assumere la posizione di direttore del programma trapianti presso il Jefferson Medical College di Filadelfia. Nello stesso anno è diventato professore di chirurgia presso la Thomas Jefferson University di Filadelfia e nel giugno 2004 è stato nominato direttore della Divisione trapianti di fegato e chirurgia epatobiliare, carica mantenuta fino all'agosto 2006. Dal 2015 è divenuto Doctor of Science (Hon.) presso la Thomas Jefferson University dove, oltre che di trapianti, si occupa di progetti strategici, diventando dal 2018 ''Senior Vice President of Strategic Affairs''.
Nel 2016 la David Geffen School of Medicine della UCLA e la Longmire Surgical Society lo hanno nominato Longmire Visiting Professor.
Nel 2019, Marino ha realizzato con la Thomas Jefferson University e con l'Università Cattolica del Sacro Cuore un corso di laurea in medicina e chirurgia che consente agli studenti di studiare 3 anni in Europa e 3 anni negli USA conseguendo al termine una doppia laurea che permette di esercitare la professione nei 27 Stati dell'Unione europea e negli USA.
Nel 2020, il Board of Trustees della Thomas Jefferson University e Jefferson Health ha nominato Marino executive vice president della Thomas Jefferson University e Jefferson Health.
Attività accademica Marino è autore di oltre 700 pubblicazioni in varie riviste scientifiche di Medicina e Chirurgia dei Trapianti (Annals of Surgery, Cancer, Hepatology, Immunology Review, The Lancet, Liver Transplantation e altre), è membro di 27 società scientifiche, fondatore di 4, e ha ricevuto 59 premi e riconoscimenti pubblici; è membro dei comitati di redazione delle riviste scientifiche Transplantation, Liver Transplantation, Clinical Transplantation, Digestive Diseases & Sciences, Experimental and Clinical Transplantation, Journal of Experimental & Clinical Cancer Research e altre.
Tra i vari ambiti d’intervento e temi di ricerca, Marino si è occupato del danno da riperfusione nel trapianto di fegato, (Transplantation, 1985); del ruolo del trapianto di fegato per il trattamento dell'Emangioendotelioma Epitelioide (EHE) del fegato (Cancer, 1988); dei fenomeni mediati da anticorpi associati ad alloimmunizzazione HLA, realizzando il primo studio clinico a dimostrazione dell'utilità dello screening degli anticorpi linfocitotossici nei pazienti sottoposti a trapianto di fegato (Transplantation, 1989); del trapianto di fegato in pazienti con trombosi della vena porta (Annals of Surgery, 1991); del trapianto di fegato nei bambini affetti da sindrome di Alagille (Transplant International, 1992). Nel 1998, Marino ha condotto l'analisi clinica su una serie di trapianti di fegato ( trapianti), identificando 10 diverse variabili associate all'esito di un trapianto (Transplantation, 1998). Dal 2017 è impegnato in un progetto denominato Global Kidney Exchange che mira ad aumentare la disponibilità di organi per trapianto di rene. Al progetto Marino lavora insieme al premio Nobel Alvin Roth (Transplant International, 2020).
Attività editoriale Nel 2005 ha pubblicato Credere e curare, un saggio che tratta della professione di medico e dell'influsso che su questo mestiere ha la fede, intesa anche come credo religioso e come passione, solidarietà ed empatia verso gli altri. Nel 2007 presso la fondazione Italianieuropei ha pubblicato il saggio Sistema salute. Analisi e prospettive per il futuro della sanità italiana. Nel 2008 ha pubblicato Idee per diventare chirurgo dei trapianti. Una corsa fra la vita e la morte. Al 2009 risale Nelle tue mani. Medicina, fede, etica e diritti, racconto in prima persona di un medico che affronta le questioni ultime: le decisioni sui trapianti, il testamento biologico, i progressi tecnologici e gli interrogativi sulla fine della vita. Nel 2012 Credere e conoscere, un dialogo con il cardinale Carlo Maria Martini su temi etici e scientifici come l'inizio e la fine della vita, la ricerca sulle cellule staminali e l'eutanasia, e nel 2016 Un marziano a Roma, un resoconto personale e politico dell'esperienza da sindaco della Capitale, in cui riflette sulle difficoltà di amministrare la città e sulla necessità di riforme profonde nella gestione pubblica.
Attività politica
Attività parlamentare Alle elezioni politiche del 2006 viene candidato al Senato della Repubblica, tra le liste dei Democratici di Sinistra come indipendente nella circoscrizione Lazio in seconda posizione, risultando eletto senatore. Nella XV legislatura della Repubblica è stato presidente della 12ª Commissione Igiene e Sanità e ha presentato due disegni di legge per introdurre il testamento biologico in Italia e per regolamentare l'attività dei medici nelle strutture pubbliche italiane, portando quest'ultimo ad essere approvato. Da senatore, ha inoltre presentato emendamenti alle Leggi Finanziarie del 2006 e 2007, per destinare il 10% dei fondi nazionali per la ricerca biomedica a progetti di giovani scienziati under 40.
Rieletto nella medesima circoscrizione a Palazzo Madama alle elezioni politiche del 2008 con il Partito Democratico, è stato presidente della Commissione parlamentare d'inchiesta sull'efficacia e l'efficienza del Servizio Sanitario Nazionale e nuovamente membro della 12ª Commissione Igiene e Sanità.
Commissione d'inchiesta del Senato sul Servizio sanitario nazionale Dal 2008 al 2013, Marino fu presidente della Commissione d'inchiesta del Senato sul Servizio sanitario nazionale, istituita con deliberazione del Senato del 30 luglio 2008. Durante le sue attività la commissione adottò criteri scientifici di valutazione delle strutture, evidenziando il forte divario esistente tra i sistemi sanitari delle diverse regioni. La Commissione svolse inoltre nove inchieste. Tra di esse, una venne avviata nel 2009 sulle cure prestate a Stefano Cucchi durante la detenzione, e si concluse con un cambiamento dei protocolli per le strutture ospedaliere protette italiane, privilegiando la funzione di assistenza. Nello stesso anno, a seguito del terremoto dell'Aquila, venne avviata un'inchiesta sulla capacità delle strutture ospedaliere di fronteggiare il rischio sismico, da cui emerse che il 75% delle strutture verificate presentava gravi carenze in caso di forti terremoti, oltre alla mancanza di investimenti adeguati e l'insufficienza dei controlli sulla sicurezza degli edifici.
Nel 2011 si concluse un'altra inchiesta condotta sugli Ospedali psichiatrici giudiziari (OPG). Da essa emerse come soltanto una delle strutture esaminate possedesse gli standard previsti per legge: nella maggior parte di esse non esistevano programmi di terapia adeguati, vi erano pessime condizioni igieniche e un sovraffollamento di pazienti-detenuti, che spesso vi rimanevano per decenni anche se avevano commesso reati minori. Il lavoro della commissione portò nel 2012 all'approvazione di una legge che tra 2015 e 2017 chiuse i manicomi criminali, sostituendoli con le Residenze per l'esecuzione delle misure di sicurezza (REMS).
Candidatura alla segreteria del Partito Democratico