Come la trachea suina migliora la sperimentazione dei farmaci respiratori
Riciclaggio dei rifiuti dei macelli
I ricercatori dell'Università di Scienze Applicate di Biberach (HBC) hanno sviluppato un nuovo modello di test per verificare la tollerabilità di farmaci complessi come gli anticorpi inalati. A tale scopo utilizzano cellule della trachea di maiali. Questo metodo potrebbe migliorare lo sviluppo di altre biomolecole per inalazione in futuro. I risultati sono stati recentemente pubblicati da un team guidato dalla professoressa Katharina Schindowski Zimmermann dell'Istituto di Biotecnologia Applicata dell'HBC sulla rivista scientifica "In Vitro Models".
"Finora le biomolecole complesse sono state somministrate principalmente sotto forma di infusioni o iniezioni, ma la situazione sta cambiando. L'approccio alla somministrazione di proteine attraverso le vie respiratorie ha conosciuto un nuovo impulso nell'era del coronavirus", riferisce Zimmermann. Sempre più gruppi di ricerca e aziende farmaceutiche stanno quindi testando l'inalazione di questi principi attivi per avvicinarli alle potenziali aree di applicazione nel tratto respiratorio. In questo modo si evitano le "deviazioni" attraverso il sangue, dove molti principi attivi non sono utili. La sfida, tuttavia, è che le proteine sono molecole molto grandi, costose da produrre e molto più sensibili dei principi attivi tradizionali sintetizzati chimicamente. "Nel nostro modello, possiamo verificare se la biomolecola ha ancora la qualità necessaria", spiega Zimmermann. Inoltre, i ricercatori esaminano come le cellule della mucosa delle vie aeree reagiscono ai principi attivi e li assorbono.
"Poiché le nostre vie aeree rappresentano un'importante barriera verso il mondo esterno, molte cellule immunitarie sono contenute nelle membrane mucose che reagiscono direttamente con il principio attivo somministrato e potrebbero attivare il sistema immunitario", spiega Rebecca Rittersberger. Secondo la dottoranda, prima autrice della pubblicazione insieme al collega Janik Martin, questi aspetti devono essere presi in considerazione se si vuole ottimizzare l'effetto e ridurre gli effetti collaterali. Sono quindi necessari buoni modelli per avvicinarsi il più possibile alla realtà.
Finora le linee cellulari sono state considerate il gold standard in questo campo di ricerca. "Ma si tratta di cellule tumorali. Hanno perso molte delle funzioni della mucosa normale", spiegano i ricercatori. Ecco perché hanno isolato le cellule da un organismo sano. E perché proprio dai maiali? "Le dimensioni sono simili e il maiale è anche molto vicino all'uomo in termini immunologici", spiega Rittersberger. I ricercatori ottengono i tubi d'aria di maiale dai rifiuti dei macelli. "Rifiuti che per noi sono estremamente preziosi", spiega Martin.
Il team ha trascorso mesi a ottimizzare il modo migliore per coltivare le cellule di maiale. Utilizzando vari metodi, gli scienziati hanno anche esaminato da vicino come è strutturato il modello e quanto assomiglia alla mucosa reale. Ci sono cellule che producono muco? E le cilia che lo trasportano fuori dalle vie aeree? "Quando si osserva un modello come questo, ci si rende conto di quanto sia complicato l'intero sistema", osserva Martin. Molti tipi di cellule e strutture naturali sono già stati osservati, come i recettori, particolarmente importanti per il trasporto degli anticorpi. "Inizialmente non avevamo molte cilia in questo modello", aggiunge Rittersberger, "ma nel frattempo abbiamo migliorato anche questo aspetto". Un altro modello, con cellule immunitarie attive, è già in lavorazione. "Non siamo a corto di idee su come migliorare le cose", riassume la professoressa Katharina Zimmermann.
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Pubblicazione originale
Janik Martin, Rebecca Rittersberger, Simon Treitler, Patrick Kopp, Anit Ibraimi, Gabriel Koslowski, Max Sickinger, Annabelle Dabbars, Katharina Schindowski; "Characterization of a primary cellular airway model for inhalative drug delivery in comparison with the established permanent cell lines CaLu3 and RPMI 2650"; In vitro models, Volume 3, 2024-11-25
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