Spugne di seta al posto dei test sugli animali
Come un sistema di coltura cellulare 3D potrebbe rivoluzionare la diagnostica del cancro
Un consorzio di gruppi di ricerca austriaci dell'Università di Vienna, MedUni Vienna e Technikum Wien, insieme al partner aziendale DOC Medikus GmbH, ha sviluppato un innovativo sistema di analisi bioanalitica per i farmaci radiofarmaceutici candidati alla diagnosi e alla terapia del cancro. Non richiede alcun test sugli animali e consente analisi automatizzate, rapide e altamente precise. Il nuovo metodo è stato presentato in dettaglio nel Journal of Nuclear Medicine.
Il tessuto cellulare ricostruito in 3D viene sottoposto a una scansione PET.
Verena Pichler
I nuovi farmaci e i nuovi metodi diagnostici dovrebbero essere sicuri e idealmente disponibili in tempi brevi, ma la fase di sperimentazione preclinica, in particolare, spesso rallenta i rapidi progressi a causa dell'elevato livello di risorse richiesto. In particolare, lo sviluppo di sostanze marcatrici radioattive ("radiotraccianti"), che visualizzano i processi fisiologici e patologici nell'organismo e possono essere utilizzate, ad esempio, nella diagnostica del cancro, richiede test lunghi e costosi che finora si sono spesso basati su esperimenti sugli animali. Tuttavia, questi non solo sono eticamente controversi, ma spesso forniscono risultati poco trasferibili al corpo umano. Un team di ricerca dell'Università di Vienna, dell'Università di Scienze Applicate Technikum Wien, di MedUni Vienna e di DOC Medikus GmbH ha sviluppato una soluzione innovativa: un sistema di test bioanalitico che utilizza cellule umane su una matrice di seta per testare i principi attivi in condizioni realistiche - in modo più rapido, preciso e senza test sugli animali.
Idee in movimento
Il processo, già brevettato, combina i principi cromatografici (separazione delle sostanze in base alle loro interazioni con una fase stazionaria e una mobile) con una coltura cellulare dinamica in 3D. L'elemento centrale è una fase stazionaria costituita da spugne di fibroina di seta biocompatibili, che agiscono come un'impalcatura artificiale per immobilizzare le cellule umane in una struttura tridimensionale. Uno speciale sistema di pompe rifornisce continuamente le cellule di sostanze nutritive, simulando le condizioni realistiche del tessuto umano, mentre gli agenti radiofarmaceutici vengono applicati e osservati in tempo reale con tecniche di imaging (µPET/CT, tomografia a emissione di positroni/ tomografia computerizzata). Ciò consente di analizzare in parallelo il legame del radiotracciante e i processi biochimici cellulari. La prima autrice, Verena Pichler, del Dipartimento di Scienze Farmaceutiche dell'Università di Vienna, spiega: "Con il nostro metodo non solo creiamo un'alternativa ai test sugli animali, ma possiamo anche rendere molto più efficiente lo sviluppo di nuove sostanze marcatrici radioattive. Il nostro obiettivo è quello di elevare la diagnostica e la terapia a un nuovo livello, migliorando allo stesso tempo gli standard etici".
Rilevanza per la pratica
Il nuovo sistema consente di valutare con precisione le proprietà di legame delle sostanze radioattive da testare, la loro precisione di destinazione e i possibili effetti collaterali. L'uso della fibroina di seta offre vantaggi significativi grazie alla sua stabilità alle radiazioni e alla sua comprovata applicazione nella coltura cellulare. L'introduzione di fritte (partizioni simili a setacci) tra le spugne riduce la migrazione delle cellule e migliora la riproducibilità dei risultati. In questo modo è possibile controllare con precisione fattori importanti come la distribuzione della dose di radiazioni e l'apporto di nutrienti alle cellule. Particolare attenzione è stata dedicata all'automazione e alla standardizzazione dei processi, per rendere il trattamento delle sostanze radioattive sicuro ed efficiente. Il nuovo metodo soddisfa le raccomandazioni del principio delle 3R ("ridurre, perfezionare, sostituire") e della Critical Path Initiative della FDA. Ha il potenziale per ridurre significativamente i test sugli animali, accelerare lo sviluppo di radiofarmaci e ridurre al minimo l'esposizione alle radiazioni per il personale. Questa tecnologia innovativa potrebbe stabilire nuovi standard nella radiofarmacia preclinica, per uno sviluppo di farmaci più sostenibile ed efficiente.
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Pubblicazione originale
Verena Pichler, Verena Schwingenschlögl-Maisetschläger, Irem Duman, Xavier Monforte, Stefanie Ponti, Lukas Zimmermann, Elma Joldic, Monika Dumanic, Chrysoula Vraka, Marcus Hacker, Christian Kraule, Andreas Herbert Teuschl-Woller; "Bioanalytic Hybrid System Merging 3-Dimensional Cell Culture and Chromatographic Precision for Unprecedented Preclinical Insights in Molecular Imaging"; Journal of Nuclear Medicine, 2025-3-20
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