Premiata una tecnologia innovativa per le colture cellulari
I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato una nuova tecnica di coltura cellulare che potrebbe consentire in futuro di rinunciare ad alcuni esperimenti sugli animali. Gli scienziati sono stati insigniti di un premio internazionale per l'uso più umano degli animali da laboratorio.
Un team guidato da scienziati del Dipartimento biosistemi e ingegneria dell'ETH di Zurigo a Basilea ha sviluppato una piattaforma tecnologica di coltura cellulare per studiare l'interazione di sostanze attive con vari campioni di tessuto corporeo tridimensionale. Mentre gli esperimenti di coltura cellulare convenzionali si svolgono su un "prato di cellule" piatto in una capsula di Petri, la nuova tecnica utilizza un chip in cui vengono utilizzati piccoli aggregati cellulari sferici con un diametro di poco meno di mezzo millimetro.
"Il comportamento dei microtessuti tridimensionali è più vicino a quello degli organi del corpo vivente rispetto alle colture cellulari tradizionali e fornisce quindi risultati più significativi", afferma Olivier Frey, che, in qualità di assistente in capo nel laboratorio del professor Andreas Hierlemann dell'ETH, è stato ampiamente responsabile dello sviluppo del nuovo metodo. Un'altra particolarità della nuova tecnica è che, combinando microsfere di diversi tessuti in un unico chip, gli scienziati possono facilmente testare l'interazione di diversi tipi di tessuto nella coltura cellulare.
Esperimenti più complessi possibili
Gli scienziati possono utilizzare la tecnologia per testare l'efficacia dei farmaci, ad esempio se un potenziale farmaco antitumorale inibisce la crescita delle cellule tumorali. Combinando tessuto tumorale ed epatico su un chip, i ricercatori possono studiare - come dimostrato in uno studio di fattibilità - se il metabolismo epatico attenua o aumenta l'attività del farmaco e se il farmaco è tossico per il fegato.
Sono ipotizzabili anche altre combinazioni di tessuti: I ricercatori stanno progettando un sistema con microtessuti provenienti dagli organi coinvolti nel diabete, il pancreas e il fegato. Oltre a testare candidati farmaci, la tecnologia sviluppata potrebbe essere utilizzata nella medicina personalizzata.
Premio per la riduzione della sperimentazione animale
La nuova tecnologia è adatta a rispondere a domande biomediche complesse in modo più completo di quanto sia possibile con gli esperimenti di coltura cellulare convenzionali. Si tratta di molte domande di ricerca che in precedenza richiedevano esperimenti sugli animali. La tecnologia potrebbe quindi contribuire a ridurre il numero di esperimenti sugli animali nella ricerca biomedica.
Il 2 novembre, una giuria internazionale di esperti ha quindi premiato il consorzio di scienziati dell'ETH con il "Global 3Rs Award/Europe", un premio internazionale per gli sforzi di ricerca volti a ridurre la sperimentazione animale (vedi riquadro). Questo è già il secondo premio di questo tipo per il gruppo di ricerca. Nel 2014 ha ricevuto il premio per uno altro sistema Un premio del Centro nazionale britannico per la sostituzione, il perfezionamento e la riduzione degli animali nella ricerca.
Il corpo su un chip
La nuova tecnologia è stata sviluppata nell'ambito del progetto di ricerca UE "Body on a chip", coordinato dallo spin-off Insphero dell'ETH e al quale hanno partecipato altri partner europei del progetto. "Body on a chip" è un riferimento al termine "lab on a chip", che si riferisce a piattaforme di analisi di laboratorio miniaturizzate.
Le caratteristiche principali del chip per colture cellulari degli scienziati dell'ETH sono quattro (o sei nell'ultima generazione di chip) pozzetti in cui i ricercatori inseriscono le microsfere di tessuto e due serbatoi per il terreno nutritivo. Un microcanale collega gli approfondimenti e i serbatoi. Le microsfere di tessuto vengono continuamente spostate leggermente da Chi siamo e alimentate con nutrienti e sostanze da testare.
La nuova tecnologia è attualmente utilizzata in un progetto organizzato dalla Commissione per la tecnologia e l'innovazione (CTI) della Svizzera in collaborazione con Insphero e l'azienda farmaceutica Roche. "Se questa fase di test nell'industria avrà successo, potremo pensare alla commercializzazione", afferma l'ETH Hierlemann.
I principi delle 3R
Gli sforzi per ottenere un trattamento più umano ed etico degli animali da laboratorio sono spesso riassunti con il termine "3R". Le tre R stanno per i termini inglesi "replacement" (sostituzione degli esperimenti sugli animali con esperimenti che non richiedono l'uso di animali da laboratorio), "reduction" (riduzione del numero di animali da laboratorio utilizzati) e "refinement" (riduzione dello stress sugli animali durante un esperimento e miglioramento della progettazione degli esperimenti). Diverse organizzazioni a livello nazionale e internazionale sono impegnate nella promozione di questi principi, tra cui l'Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (pagina esternaAAALAC Internazionale), sviluppato in collaborazione con il Consorzio Internazionale per l'Innovazione e la Qualità (pagina esternaQI) in Sviluppo farmaceutico pagina esternaPremi globali 3R presta.
Riferimento alla letteratura
Kim JY, Fluri DA, Marchan R, Boonen K, Mohanty S, Singh P, Hammad S, Landuyt B, Hengstler JG, Kelm JM, Hierlemann A, Frey O: Microtessuti sferici 3D e tecnologia microfluidica per esperimenti e analisi multi-tessuto. Journal of Biotechnology 2015. 205: 24-35, doi: pagina esterna10.1016/j.jbiotec.2015.01.003