"Modello multiorgano" - Alternativa senza animali per la ricerca farmacocinetica
La start-up biotecnologica Dynamic42 e i partner di ricerca presentano un sistema a tre organi per ridurre i test sugli animali
Lo specialista di organi su chip Dynamic42 ed ESQlabs, esperto in soluzioni digitali per le scienze della vita, hanno sviluppato con successo, in stretta collaborazione con la divisione Consumer Health di Bayer e il laboratorio di placenta dell'ospedale universitario di Jena, una piattaforma che ha il potenziale di ridurre significativamente i test sugli animali grazie all'uso della tecnologia degli organi su chip (OoC) e di un software di calcolo interattivo. L'obiettivo del progetto pilota, della durata di un anno, era quello di raccogliere dati clinicamente rilevanti, fondamentali per la valutazione di nuovi candidati farmaci nella ricerca preclinica. I risultati del progetto sono stati pubblicati sulla rivista scientifica "Frontiers in Pharmacology".
Sistema a tre organi con intestino, fegato e placenta su un biochip. La via di distribuzione del farmaco in tutti e tre gli organi è mostrata in magenta e l'applicazione apicale del farmaco nel modello intestinale è mostrata in blu.
Dynamic42 GmbH
Il progetto ha studiato se alcuni farmaci possono attraversare la barriera emato-placentare nelle donne in gravidanza, un gruppo di persone che raramente viene incluso negli studi clinici a causa di restrizioni etiche e pratiche. L'attenzione si è concentrata in particolare sullo studio dei farmaci in gravidanza, in particolare dei corticosteroidi come il prednisone, poiché i dati sulla farmacocinetica e sulla sicurezza in questo settore sono limitati. I modelli preclinici convenzionali, compresi gli studi sugli animali, non forniscono informazioni sufficienti sull'esposizione al farmaco della madre e del nascituro.
Il modello a tre organi migliora la previsione degli effetti dei farmaci
Per colmare la lacuna esistente nella ricerca preclinica sui farmaci, Dynamic42 ha sviluppato ulteriormente il potenziale della sua piattaforma esistente, che si basa sulla cosiddetta tecnologia "organ-on-chip". Questa piattaforma rappresenta i tre principali tessuti umani coinvolti nell'utilizzo dei farmaci: fegato, intestino e placenta. Un sistema di pompe integrato assicura che i mezzi di coltura cellulare circolino tra i tessuti, consentendo una simulazione realistica della distribuzione delle sostanze. L'analisi digitale accoppiata dei dati generati nella piattaforma consente il trasferimento alle condizioni umane. Utilizzando il farmaco prednisone come sostanza modello, il sistema simula l'assorbimento, il metabolismo e il trasferimento del farmaco attraverso la placenta.
Simulazione con la tecnologia dei gemelli digitali
L'uso della tecnologia dei gemelli digitali è un approccio promettente per migliorare la sicurezza e l'efficacia dei farmaci. Con l'aiuto di modelli computerizzati che descrivono realisticamente i processi biologici, è possibile simulare gli effetti acuti e a lungo termine dei farmaci. ESQlabs integra i dati sperimentali della piattaforma multiorgano in modelli matematici per prevedere con precisione la distribuzione e il metabolismo dei farmaci nelle donne in gravidanza. Ciò contribuisce a una migliore valutazione delle relazioni dose-risposta e alla valutazione del rischio.
Alternativa senza animali per la ricerca farmacocinetica
Sebbene la sperimentazione animale sia spesso obbligatoria nella fase preclinica dello sviluppo di nuovi farmaci, in alcuni casi può essere difficile trasferire i risultati dagli animali all'uomo. La piattaforma sviluppata rappresenta una promettente alternativa alla sperimentazione animale e fornisce un importante contributo alla comprensione del comportamento dei farmaci durante la gravidanza. Può inoltre supportare la valutazione precoce della sicurezza dei farmaci in popolazioni vulnerabili. Questi risultati sottolineano il potenziale del sistema per simulare processi farmacologici complessi in vitro, consentendo previsioni più accurate sulla sicurezza e l'efficacia dei farmaci.
"Abbiamo creato una nuova ed entusiasmante opportunità di combinare la MPS in un contesto multiorgano con le previsioni in silico. Con questa piattaforma, possiamo portare la valutazione della sicurezza e dell'efficacia dei farmaci a un livello completamente nuovo, fornendo dati preziosi per lo sviluppo di terapie sicure ed efficaci", ha dichiarato Martin Raasch, CEO di Dynamic42. "ESQlabs è specializzata nel colmare il divario tra i risultati di laboratorio e la modellazione computazionale attraverso le nostre tecnologie di gemelli digitali per la ricerca traslazionale. Integrando le simulazioni in silico con le piattaforme MPS multiorgano, stiamo portando i test preclinici a un nuovo livello di precisione e affidabilità". Questo progetto pilota congiunto con Dynamic42, Bayer e il Placenta Lab dimostra come sia possibile ridurre la sperimentazione animale e approfondire la comprensione del comportamento dei farmaci in sistemi complessi rilevanti per l'uomo", afferma il dottor Christian Maass, Business Unit Head di MPSlabs.
"Il Placenta Lab è attivo in un'ampia gamma di temi di ricerca legati alla riproduzione umana e alla gravidanza. Questa collaborazione è un'importante pietra miliare per lo sviluppo di nuovi meccanismi per lo studio della barriera placentare e del suo trasporto selettivo bidirezionale nell'uomo", afferma il dott. Diana Morales Prieto, vice capo e responsabile scientifico del Placenta Lab.
"Da anni Bayer si preoccupa di ridurre al minimo i test sugli animali, secondo i principi delle 3R (Reduce, Refine and Replace). In un progetto congiunto con gli scienziati di ESQlabs, Dynamic42 e del Placenta Lab, siamo riusciti a sviluppare nuovi approcci per ridurre ulteriormente la sperimentazione animale. Allo stesso tempo, abbiamo ottenuto dati più precisi e affidabili sulla sicurezza e l'efficacia dei farmaci", afferma il Prof. Assoc. Ramy Ammar, Science Innovation Director, Front End Innovation, della divisione Consumer Health di Bayer. "Siamo lieti di aver compiuto un passo così importante nello sviluppo di metodi di analisi alternativi".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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