Il rilevatore delle reti neuronali
Maxwell Biosistemi sviluppa piattaforme di microelettrodi utilizzate nell'industria farmaceutica per i test elettrofisiologici delle cellule nervose. La giovane azienda ha ricevuto 130.000 franchi svizzeri di capitale di avviamento dall'iniziativa di finanziamento Venture Kick.
La sede centrale di Maxwell Biosystems è ben nascosta in un edificio adibito a laboratorio utilizzato in passato da Syngenta a Basilea, a pochi passi dal Dipartimento biosistemi e ingegneria dell'ETH di Zurigo (D-BSSE). La maggior parte delle stanze è ancora vuota. Ma al terzo piano, alla fine di un lungo corridoio, c'è già un accenno di atmosfera da start-up in un ampio laboratorio. La start-up si è trasferita qui solo a febbraio, dopo che Urs Frey e Jan Müller, due dottorandi alumni dell'ETH di Zurigo, Michele Fiscella, biotecnologo del D-BSSE, e Marie Obien, neuroscienziata, hanno fondato Maxwell Biosistemi nel settembre 2016.
Da allora sono stati assunti altri due collaboratori e il primo prodotto è stato lanciato sul mercato: "MaxOne", una piattaforma di microelettrodi per le analisi elettrofisiologiche delle cellule. Il fulcro del sistema è un microchip che può essere utilizzato per misurare la funzionalità delle cellule nervose. Ad esempio, per scoprire come reagiscono all'aggiunta di un determinato principio attivo. A tal fine, sul chip vengono posizionate fettine di cervello sottilissime prelevate da animali da laboratorio, oppure una soluzione cellulare viene pipettata sul chip e poi incubata per diversi giorni. L'attività delle cellule può essere visualizzata con un software speciale. E con una risoluzione impressionante: "Tradizionalmente, queste misure venivano effettuate con 64 punti di misurazione, che consentivano di calcolare una media", spiega il CEO Urs Frey. "Il nostro sistema, invece, dispone di 26.400 punti di misura. Questo permette di misurare la reazione a livello di singole cellule". La risoluzione 1000 volte superiore apre nuove possibilità per biologi e neuroscienziati: Ad esempio, è possibile seguire e visualizzare la propagazione dei potenziali d'azione attraverso gli assoni, sezioni di cellule nervose. Ciò fornisce agli esperti ulteriori informazioni su come le cellule nervose reagiscono a determinate sostanze attive.
Competenze del Gruppo Hierlemann
"MaxOne" è il risultato di anni di ricerca e sviluppo. Frey ha lavorato come dottorando nel gruppo del Lavorare all'ETH Andreas Hierlemann e successivamente come capogruppo all'Istituto RIKEN di Kobe, in Giappone. Hierlemann è un pioniere nello sviluppo di sistemi di microsensori chimici e biologici basati su semiconduttori. Hierlemann e Frey hanno dimostrato in diverse pubblicazioni che le piattaforme microelettroniche da loro sviluppate sono ideali per comprendere meglio il funzionamento delle singole cellule nervose e delle reti neuronali. "A un certo punto è arrivato il momento in cui abbiamo deciso di commercializzare il sistema", afferma Frey.
I fondatori hanno raccolto da soli il capitale di avviamento dell'azienda. Inoltre, sono stati inizialmente sostenuti con 30.000 franchi dal concorso per start-up "Venture Kick" e hanno appena ricevuto altri 100.000 franchi. La Commissione per la tecnologia e l'innovazione (CTI) della Svizzera li ha aiutati a redigere un business plan e il team ha iniziato a creare una struttura di produzione e vendita. Il chip è ora prodotto da un produttore tedesco in Malesia, il circuito stampato proviene dalla Cina e i componenti sono assemblati da un partner giapponese. La piattaforma microelettronica viene poi funzionalizzata e testata nel laboratorio di Basilea. Negli ultimi mesi, l'apertura ha consegnato una manciata di dispositivi a università e istituti di ricerca in Europa; sono in uso anche presso l'ETH. "Abbiamo molti interessati, ma alcuni sono ancora titubanti a spendere decine di migliaia di franchi per un sistema sostenuto da una giovane azienda", dice Frey. Per questo motivo il suo team sta investendo molto tempo per visitare conferenze scientifiche e potenziali clienti per dimostrare "MaxOne" con campioni di cellule nervose provenienti dai laboratori interessati.
Sulla scia del boom delle cellule staminali
Frey è convinto che il suo team stia lanciando sul mercato il prodotto giusto al momento giusto. La domanda di analisi neuronali significative è attualmente alimentata dal rapido sviluppo e dalla diffusione delle cellule staminali pluripotenti indotte (cellule iPS) nella scienza e nell'industria farmaceutica. Le IPS sono ottenute da cellule della pelle o del sangue umano attraverso manipolazioni biotecnologiche e poi convertite in una varietà di cellule di organi diversi. Queste cellule staminali umane riducono la dipendenza dai costosi esperimenti sugli animali. Inoltre, rappresentano meglio l'organismo umano. "Il valore informativo degli esperimenti in vitro è notevolmente migliorato da Chi siamo", spiega Frey.
Maxwell Biosistemi continua quindi a collaborare non solo con il gruppo di ricerca di Hierlemann e con l'Istituto Friedrich Miescher, ma anche con diverse aziende farmaceutiche di Basilea. Queste ultime sono particolarmente interessate alle analisi elettrofisiologiche nel contesto dello screening automatizzato dei farmaci. A tal fine, l'azienda sta attualmente sviluppando "MaxTwo", una piastra delle dimensioni di un foglio A5, dotata di 96 microchip per misurazioni seriali.
Contributo alla medicina personalizzata
A lungo termine, le piattaforme microelettroniche potrebbero essere utilizzate anche nel campo della medicina personalizzata. I ricercatori sono già riusciti a utilizzare le cellule iPS per far crescere il tessuto retinico che un giorno sarà trapiantato in pazienti affetti da degenerazione maculare senile, una malattia oculare molto diffusa. Frey e il suo team hanno dimostrato in diverse pubblicazioni che la loro tecnologia è adatta per i test funzionali del tessuto retinico.
Tuttavia, ci vorranno diversi anni prima che gli strumenti Maxwell possano essere utilizzati nelle cliniche. "Prima dobbiamo creare fiducia nelle università", dice Frey. Attualmente è in trattative con diversi gruppi di ricerca rinomati. E spera che "MaxOne" venga citato in una delle prossime importanti pubblicazioni di questi gruppi. Questa sarebbe la migliore pubblicità in assoluto e garantirebbe sicuramente ulteriori ordini per il giovane l'ETH spin-off.