Animalismo

Nuove frontiere della ricerca senza animali

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10 Giugno 2014
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Schema di un circuito di organi per valutare la risposta alla somministrazione di una sostanza

A che punto sono le alternative alla sperimentazione animale per garantire la nostra salute?


La sostituzione della sperimentazione animale con metodi più sicuri per la salute di tutti noi è ormai un tema “caldo”, non solo in Europa. Però al momento, soprattutto in Italia, si tergiversa rimanendo aggrappati ancora al raffinamento dei metodi o puntando sulla riduzione della sperimentazione animale facendo uso di specie lontane dai primati, come gli invertebrati, o di topi geneticamente modificati. In realtà il punto fondamentale è che testare i farmaci sugli animali non ne garantisce l'efficacia e l'assenza di pericolosità per la nostra specie, così come studiare la fisiopatologia in un organismo animale non assicura di rispecchiare il comportamento del modello umano. Sembra lampante che tale sperimentazione debba essere abolita in quanto inutile.

Tanto più che dall’ultimo recepimento di attuazione della direttiva 2010/63/UE sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici, si sollecita di lavorare in tempi brevi per sostituire la sperimentazione sugli animali con modelli più sicuri ed efficaci per la nostra salute.

Il panorama della ricerca fuori dalle porte di casa risulta essere più avanzato secondo quanto è emerso in un incontro tenutosi il mese scorso a Brescia presso l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale di Lombardia ed Emilia, in occasione del meeting: “NUOVE FRONTIERE PER TECNICHE DI LABORATORIO IN ACCORDO AL PRINCIPIO DELLE 3Rs”. Il tema dei lavori era: “Potenziali applicazioni basate su metodi alternativi nei settori farmaceutici e dei presidi immunizzanti”.

Ma cosa sono queste “3R”? Una premessa va fatta per comprenderne il senso.

Secondo la definizione elaborata più di cinquant'anni fa da W.M.S. Russell e R.L. Burch, nel campo riguardante la sperimentazione medico-scientifica su modelli animali, le 3R significano: Refinement (Raffinamento), Reduction (Riduzione), Replacement (Rimpiazzamento).


Il pubblico di ricercatori intervenuti al convegno di Brescia “Nuove Frontiere per Tecniche di Laboratorio in accordo al principio delle 3Rs”

Con Refinement si intende il miglioramento delle tecniche sperimentali, pur sempre su animali, in modo da ridurre la loro sofferenza; in alcuni casi, si cerca di usare animali filogeneticamente meno evoluti; con Reduction si intende la riduzione del numero di animali usati, o l'aumento di informazioni ottenute con lo stesso numero di animali; con Replacement si intende la sostituzione dell'animale con l'utilizzo di metodi alternativi.

Ad oggi da un punto di vista scientifico non ha alcun senso continuare a sperimentare sugli animali, cambiando solo il loro numero o la specie o le modalità dell'esperimento.

La terza “R” è la via migliore in quanto scientificamente fondata e si avvale dei più recenti avanzamenti tecnologici, lavorando su colture in vitro di cellule umane e su tessuti costruiti con sistemi informatici tridimensionali.

Anche il documento "Toxicity testing in the 21st Century" dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli USA prevede di mettere da parte, in quanto non predittivi per la nostra specie, gli animali da laboratorio, sostituendoli con la ricerca in vitro su cellule e tessuti umani. Questo perchè ogni specie può essere modello soltanto di se stessa.

Un approccio d'avanguardia è identificabile nei sistemi che vengono indicati con la terminologia "organs-on-chips". E' una tecnica che consiste nello sviluppo in vitro di organi che possono essere utilizzati per lo studio di farmaci. Si tratta di un'applicazione ingegneristica che consente di mimare le caratteristiche meccaniche e biochimiche dell'organo naturale. È certamente una tecnologia innovativa di particolare interesse nel settore farmacologico.

Si evidenzia la contrapposizione tra una ricerca non-scientifica, perché basata su un presupposto errato che vede nelle prove su una specie indicazioni utili per un'altra specie, e una ricerca ben più aggiornata e avanzata, che si avvale delle nuove frontiere raggiunte nel campo della genetica, della biologia, dell'informatica, della chimica, della robotica.

La dottoressa Julie Holder, presente al convegno di Brescia, ha puntato l'attenzione sui lavori condotti in questi ultimi anni in centri di ricerca universitari in Germania e nel Regno Unito, riguardanti l'utilizzo di cellule iPS (staminali pluripotenti indotte) in particolare dei cardiomiociti.


Schema di un circuito di organi per il test sulla somministrazione di una sostanza

Si tratta di una tecnica di differenziazione di cellule cardiache umane specificamente progettate per aiutare la scoperta di nuovi farmaci e per migliorare la prevedibilità degli schemi di efficacia o di tossicità degli stessi. È una tappa importante nel Replacement che rappresenta anche un cambio di mentalità nella sperimentazione medico-farmacologica.

Inoltre costituisce un vantaggio economico di non poco conto, permettendo di eliminare composti inefficaci e potenzialmente tossici nelle prime fasi del processo di produzione farmaceutica senza sprechi di tempo e risorse.

È stato inevitabile nello sviluppo delle ricerche in vitro il connubio con il progresso della componente strutturale informatizzata che ha permesso, con lo sviluppo di una piattaforma di monitoraggio bioelettronico su modelli di colture in 3D, di valutare la superiorità di efficacia e di resa attraverso la spettroscopia.

Ma le ricerche con cardiomiociti umani iPS si sono sviluppate anche sul fronte dello studio della patologia dell'ipertrofia cardiaca e della medicina rigenerativa. Le cellule staminali con la capacità di generare cardiomiociti maturi e cellule vascolari forniscono una nuova strategia terapeutica per il trattamento del cuore scompensato o danneggiato.

Ricerche innovative ci arrivano anche dal contributo del dottor Thomas Keller che ha presentato la situazione attuale dei lavori condotti a livello internazionale, in collaborazione con enti e università, tra cui il Wyss Institute dell'Università di Harvard, sulle piattaforme di screening basate sulla “organ-functionalities on a chip”. Si sta parlando del successo di una New Molecular Entity (NME) su cui stanno procedendo in maniera rapida e in crescita esponenziale numerosi enti internazionali e aziende per sviluppare strutture che replicano il sistema biologico umano, quali stampa di organi, stampa di tessuto senza sostegno, impalcature di sostegno in 3D, screening fenotipico, organi dinamici.


La replica su chip del polmone umano

Come asserisce il direttore del Wyss Institute, dottor Donald Ingber, "le previsioni fatte sugli animali falliscono quando si passa al test sugli esseri umani. Naturalmente l'esecuzione di test iniziali sulle persone è troppo pericolosa. La soluzione che noi proponiamo è quella di fare gli studi con le cellule umane, ma non le cellule in monostrato bensì cellule che presentano strutture organ-like e funzionali. "

Addirittura la tecnologia dei bionanosensori permette di seguire i segnali cellulari sulla membrana e all'interno delle singole cellule, oppure la comunicazione tra cellule.

Ingber ed il suo staff stanno lavorando a un progetto ancor più innovativo in cui molti dei chip organ-like sono collegati insieme permettendo di studiare meglio le funzionalità del corpo e le risposte a farmaci e tossine. Ad esempio, per valutare la tossicità delle sostanze, sono stati sviluppati tre sistemi che replicano cuore, reni e vasi. Il primo organo replicato è stato un polmone, che mostrava la funzionalità respiratoria su microchip. Gli scienziati, applicando cicli di pressione e depressione sulle strutture costruite, ottengono di farle espandere e contrarre in modo molto simile ai polmoni umani. Più di recente è stato sviluppato anche un intestino umano su chip riproducendo i movimenti ondulatori che avvengono durante la digestione.

Il futuro è già qui perchè queste tecniche consentono agli scienziati di stampare organi in 3D, addirittura completi di vasi sanguigni. Questi tessuti funzionali sono così realistici da poter testare i farmaci in maniera sicura ed efficace, senza coinvolgere in modo disumano forme di vita di altre specie, lasciando alla sperimentazione animale il ruolo di rappresentare un triste ed ormai obsoleto capitolo della scienza medica.


Miriam Madau e Elisabetta Pizzoni durante il Convegno

Queste tecniche innovative rappresentano anche un primo passo importante verso la costruzione di protesi completamente funzionali sostitutive di tessuti danneggiati o malati che possono essere progettate a partire dai dati di una semplice TAC. Con l'utilizzo di computer-aided design (CAD) viene realizzata la stampa 3D con la semplice pressione di un pulsante, fornendo così ai chirurghi il “pezzo di ricambio” per riparare o sostituire i tessuti. Senza contare la possibilità di far luce, grazie a questi costrutti, su come si sviluppano tessuti che richiedono una complessa architettura, come la riparazione delle ferite, la crescita dei vasi sanguigni o lo sviluppo del tumore.

Tornando al panorama italiano, nel corso del convegno non si sono evidenziati studi innovativi o applicazioni di metodi sostitutivi anche solo a livello di colture cellulari. In queste, purtroppo, si continuano ad utilizzare materiali di derivazione animale come la tripsina di maiale ed il siero fetale bovino. Alcuni interventi dalla platea hanno evidenziato come protocolli validati, utilizzati all'estero, che prevedono la sostituzione ad esempio con tripsina sintetica, non vengano presi in considerazione.

Ad oggi usare le prove su animali, disponendo di metodi di valutazione di gran lunga più affidabili, significa sperperare immense risorse, causare sofferenze inutili e un ritardo irrecuperabile nella ricerca.

Come mai succede questo? Perchè non vengono presi in considerazione metodi innovativi, più sicuri, meno costosi e più vicini alla nostra struttura biomolecolare? È un problema solo di natura economica, di resistenza al cambiamento o va a pescare in uno stagno di tradizionalismo scientifico-religioso come ai tempi di Galileo?


Elisabetta Pizzoni, biologa, e Miriam Madau, medico omeopata, sono membri del Gruppo Ricerca Medica di SOS Gaia e membri della LIMAV (Lega Italiana Medici AntiVivisezione)

www.sos-gaia.org


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