Diciassette anni fa, il biologo cellulare Donald Ingber e il suo team del Wyss Institute dell’Università di Harvard presentarono a Science uno studio che modellava il polmone umano. Gli stretti canali di una piastra trasparente in polimero più piccola di una chiavetta USB contenevano le cellule che rivestono le sacche alveolari e i vasi sanguigni del polmone. Quando veniva pompata aria, il sistema si espandeva e si contraeva ritmicamente, “respirando”. A differenza dei precedenti modelli statici, imitava i movimenti del polmone; reagiva alle proteine infiammatorie, ai batteri e alle nanoparticelle di silice in modo simile ai polmoni viventi. Si osservò inoltre che il movimento influiva sull’assorbimento delle particelle da parte dei tessuti.
Fu dimostrato che questo sistema poteva integrare le colture di tessuti o gli esperimenti sugli animali nei test di farmaci e sostanze chimiche, e persino rappresentare un’alternativa a essi. Gli editor di Science respinsero lo studio e chiesero test sui topi. Il team condusse gli esperimenti, ripresentò lo studio un anno dopo, nel 2010, e riuscì a pubblicarlo; lo studio ha ricevuto citazioni in circa 5.400 articoli.
Il dirigente di TissUse Ilka Maschmeyer ha riferito che un’azienda farmaceutica non aveva ottenuto dalla FDA l’autorizzazione a una sperimentazione clinica perché aveva presentato dati sugli animali, e che le erano stati richiesti dati organ-on-a-chip. Queste alternative sono indicate come NAMs:
- metodologie di nuovo approccio
- nuovi metodi alternativi
- metodi non animali
Maschmeyer ha dichiarato che il loro utilizzo è ancora raro, ma che si prevede un aumento. Tra le principali difficoltà figurano la standardizzazione delle NAMs e il loro confronto diretto con gli esperimenti sugli animali.
Perché è importante
Questo sviluppo porta la questione di quali dati saranno accettati dalle autorità regolatorie nel campo dello sviluppo farmaceutico al centro dei processi di sperimentazione, sottraendola all’ambito della semplice tecnica di laboratorio. I modelli d’organo su chip hanno il potenziale per superare i limiti dei test condotti esclusivamente su colture cellulari statiche nella valutazione della risposta dei tessuti umani al movimento e agli effetti ambientali. Per questo motivo, il tema riguarda, insieme alla sicurezza dei farmaci e delle sostanze chimiche, ricercatori, aziende farmaceutiche e autorità di regolamentazione. Tuttavia, la misura in cui le NAMs sostituiranno gli esperimenti sugli animali resta una questione aperta, a causa del loro utilizzo ancora limitato e dei problemi di standardizzazione dei metodi. La questione fondamentale del settore è se sarà possibile rendere i risultati ottenuti in diversi laboratori direttamente confrontabili con i dati sugli animali e sulla base di criteri comuni.