È una questione di cuore

Da sempre, obiettivo della ricerca medica e farmaceutica è focalizzare l’attenzione su un argomento attuale che desta preoccupazione: la tossicità dei farmaci. Recentemente sono state sviluppate delle tecnologie avanguardistiche che permettono dei passi avanti in questo ambito.

Di Kiria Zunica
Mentor: Francesco Bevilacqua

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Un gruppo di ricercatori del Cedars-Sinai Medical Center di Los Angeles ha raggiunto dei traguardi avanguardistici nell’ambito della ricerca sugli effetti potenzialmente tossici dei farmaci, sviluppando una versione in miniatura del cuore umano su chip. Questa promettente tecnologia potrà essere utilizzata per studiare ed apprendere gli effetti nocivi dei farmaci, garantendo una visione più precisa ed etica rispetto alle ormai consolidate tecniche di sperimentazione.

Studiare la tossicità dei farmaci: quanto è importante?

Il passato e la ricerca ci hanno insegnato quanto sia stato e sia doveroso e cruciale l’impegno del personale medico e dei ricercatori stessi per un futuro sempre più curabile. La scoperta e la sperimentazione dei farmaci costituiscono una tappa fondamentale di questo processo. A volte, però, alcune delle sostanze chimiche contenute in essi, sebbene promettenti, possono dare origine ad effetti collaterali indesiderati, in particolare, sul sistema cardiaco. Nello specifico, gli effetti tossici dei farmaci possono essere classificati in tre categorie principali: farmacologici (le conseguenze derivano dalla farmacologia del medicinale), patologici (legati a danni specifici agli organi) e genotossici (determinano alterazione del DNA potendo eventualmente provocare formazioni neoplastiche).

E’ importante, dunque, salvaguardare la salute anche durante la fase di sviluppo e sperimentazione dei medicinali. Proprio su questo punto di vista entra in gioco l’innovativo cuore umano su chip, con lo scopo di fornire un modello biologico avanzato in grado di constatare la pericolosità dei farmaci garantendo un’efficienza ed una sicurezza maggiore.

Come funziona il cuore su chip

Questo inedito e rivoluzionario cuore umano su chip, il cui risultato è pubblicato sulla rivista Lab on a Chip della Royal Society of Chemistry, ha la capacità di riprodurre circa 60 battiti al minuto. Il dispositivo è stato realizzato a partire da cellule staminali pluripotenti indotte che sono state fatte differenziare in cellule del tessuto cardiaco (cardiomiociti) e dei vasi sanguigni (cellule endoteliali) per poi essere successivamente disposte sopra un materiale siliconico flessibile noto come polidimetilsilossano (polimero della classe dei siliconi).

L’aspetto rilevante del chip sta nella presenza di due tracciati paralleli che consentono a cardiomiociti e cellule endoteliali di essere separati analogamente al corpo umano ma rimanendo ugualmente adiacenti per poter riuscire ad interagire.

Questo dispositivo, dunque, è stato concepito per simulare la circolazione sanguigna e i movimenti del cuore. Nel momento in cui viene somministrato un farmaco, il cuore artificiale consentirà ai ricercatori di osservare come quest’ultimo reagisce decretando la tossicità o meno dello stesso. L’impianto, inoltre, avendo la capacità di funzionare per diverse settimane, permetterà di monitorare gli esiti dei farmaci a lungo periodo.

Per approfondire nello specifico l’argomento consigliamo la lettura della pubblicazione: Il chip cardiaco multi-lignaggio modella la cardiotossicità dei farmaci e migliora la maturazione delle cellule cardiovascolari derivate da cellule staminali umane – Lab on a Chip (RSC Publishing)).

Aspetti positivi

Nello studio farmacologico, il cuore su chip permetterà agli scienziati di ottenere dati e statistiche maggiormente dettagliate diversamente ai classici test effettuati su colture in vitro, questo perché, la piattaforma permetterà di possedere una riproduzione fedele e precisa del sistema cardiovascolare ottenendo, in tal modo, una previsione più analitica sugli effetti avversi dei farmaci.

Inoltre, l’impiego di questo rivoluzionario dispositivo rappresenterà l’occasione per poter limitare i test sugli animali attraverso la promozione di metodi ulteriormente etici.

Il cuore umano su chip permetterà, poi, di migliorare la previsione di studiosi e ricercatori circa la possibilità di accadimento di effetti collaterali in fase di trial clinico.

Malgrado l’utilizzo di queste strumentazioni richieda un importante investimento iniziale per determinarne la sua realizzazione, quest’ultimo, a distanza di anni potrebbe contribuire a dimezzare i costi relativi alla ricerca e all’industria farmaceutica.

Studi clinici tra etica e normativa

L’European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM), contestualmente alla sperimentazione farmacologica effettuata sugli animali ha sostenuto come, non più del 20% possa essere realmente surrogato con approcci diversi in grado di garantire la medesima credibilità. Questo importante dato, dunque, fa trasparire come, il restante 80% di questi esperimenti, necessitino di essere ancora eseguiti sugli esseri viventi non umani.

Malgrado tale occorrenza, è reso noto che, gli esperimenti clinici sugli animali, raggiungono una percentuale di affidabilità corrispondente all’85-90%. Tale risultato è frutto delle diversità genetiche tra l’uomo e i mammiferi. Quanto detto però, non supera l’importanza e la necessità di eseguire test e indagini essenziali a valutare e decretare l’efficacia e la sicurezza di nuove molecole o trattamenti farmacologici. Argomento di dibattito riguarda soprattutto le questioni etiche. Le ultime azioni intraprese dall’Agenzia Europea del Farmaco (EMA), hanno l’obiettivo di ridurre al minimo l’uso dei test sugli animali nel corso della progettazione di nuove molecole, supportando la ricerca nell’intrapresa di soluzioni innovative in grado di fornire gli stessi esiti.

In merito a ciò, l’elaborazione del plug&play multiorgan chip, sistema innovativo caratterizzato dalla fusione di biologia e tecnologia, fa parte della presa in considerazione di nuove misure prossimamente giudicate dall’Innovation Task Force dell’EMA.

Per concludere

Il cuore umano su chip rappresenta l’ennesima testimonianza di quanto e come la dedizione di ricercatori, scienziati e studiosi sia fondamentale ed essenziale per il progredire della società. Il tempo ci ha insegnato che la ricerca non ha punti d’arrivo ma è sempre e costantemente in evoluzione. E’ importante ricordarsi e ricordarci che senza di essa e senza coloro che ogni giorno impiegano tempo ed energie per salvaguardare la salute comune, noi non saremmo qui. Sostenere la ricerca significa donare vita, speranza e possibilità non solo al noi del presente ma anche e soprattutto a coloro che non ce l’hanno fatta.

E’ una questione di cuore. E’ una questione di tutti.

Per approfondire

Alcuni consigli di lettura per approfondire ulteriormente la tematica della salute: Come sbagliare diventa impossibile e La salute alla COP28.