Colture Cellulari 3D per creare organoidi: l'alternativa ai test sugli animali

Quando si testano sicurezza e affidabilità di composti chimici da utilizzare in alimenti, medicinali e cosmetici, i test sugli animali sono ancora molto diffusi e spesso obbligatori.

Per quanto in alcuni casi, come per i test cosmetici, la sperimentazione animale stia man mano venendo sostituita da approcci alternativi, per altri studi come quelli farmacologici è tutt'ora obbligatoria, ovviamente nel rispetto di leggi e regolamenti a tutela degli animali.

Esiste un'alternativa? Si, grazie all'avvento delle colture cellulari 3D. Queste riescono a ricreare organoidi molto più simili alle condizioni in cui le cellule vivono all'interno degli organismi viventi, permettendo analisi più precise ed informative che riducono di molto la necessità di test sugli animali.

Test su animali, perché sono ancora oggi così importanti

È normale provare disagio all'idea che i test su cavie animali siano indispensabili per determinare sicurezza ed efficacia di composti chimici. Il motivo per cui questo tipo di approccio è ancora oggi indispensabile è dovuto al fatto che una coltura in vitro tradizionale, per quanto di origine umana, è biologicamente molto distante dalla complessità di un organismo, mentre modelli cavia riescono a mimare meglio quella complessità, pur essendo di specie diversa. Alcuni effetti di una terapia o dell'utilizzo di un determinato composto chimico compaiono infatti soltanto in un organismo completo, mentre non sarebbero visibili in sistemi cellulari in vitro.

A beneficio degli animali usati in ricerca però, le colture cellulari 3D sono in grado di riprodurre modelli di organoidi in tutto e per tutto simili a quelli presenti in un organismo complesso, riducendo di moltissimo la necessità di ricorrere alle cavie.

Colture cellulari 3D, il progetto PATROLS

Il progetto internazionale Physiologically Anchored Tools for Realistic nanOmateriaL hazard assessment (PATROLS), guidato dalla Swansea University Medical School, punta a costituire una gamma di strumenti innovativi per i test di sicurezza di nanomateriali. Il proposito è di prevedere con maggiore precisione gli effetti per l'uomo e l'ambiente dell'esposizione a nanomateriali ingegnerizzati (ENM).

Uno dei progetti di cui si sta occupando il team di ricerca, nella fattispecie quello della dottoressa Samantha Llewellyn, è lo sviluppo di modelli 3D in vitro di fegato fisiologicamente rilevanti per la valutazione della sicurezza degli ENM. Potendo partire da un modello realistico per valutare le esposizioni ENM, un ricercatore è in grado di studiare la funzionalità e il metabolismo epatici, ma anche la vitalità delle cellule dei microtessuti dopo un'esposizione acuta (24 ore) o prolungata (diversi giorni) a questi fattori. Per fare ciò, il modello di microtessuto 3D per valutare l'epatotossicità ENM deve poter mimare gli epatociti ed essere analizzabile tramite sistemi di quantificazione della vitalità cellulare e del metabolismo.

Gli strumenti utilizzati per testare l'efficacia di questo modello di fegato 3D comprendono i saggi CellTiter-Glo® 3D Viability Assay e P450-Glo®, entrambi basati sulla bioluminescenza. Quando si lavora alla creazione di organoidi è importante poter disporre di reagenti in grado di penetrare fino al cuore degli sferoidi epatici 3D, in modo che la misurazione del fenotipo possa essere informativa per l'intero microtessuto. Il sistema CellTiter-Glo® 3D svolge proprio questo compito, fornendo una valutazione accurata della salute delle cellule contenute nei tessuti 3D.

Un'altra misurazione necessaria per studiare la funzionalità epatica è quella dell'attività del citocromo P450 (CYP450). I saggi P450-Glo® hanno la flessibilità di valutare l'attività del CYP450 preservando gli sferoidi epatici e quindi permettendo ai ricercatori di raccogliere più dati da un singolo esperimento, riducendo il numero ed il costo degli esperimenti.

L'importanza della ricerca di Samantha Llewellyn all'interno del progetto PATROLS è di stabilire un modello di fegato 3D che possa valutare le esposizioni ai nanomateriali ingegnerizzati in modo preciso e affidabile, riducendo al contempo la necessità di test sugli animali. Come abbiamo visto in questo articolo, per perseguire questo obiettivo è fondamentale valutare la salute delle cellule e la funzione degli enzimi epatici attraverso l'utilizzo di saggi bioluminescenti.

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