Il futuro della sperimentazione pre-clinica senza la sperimentazione animale

VitroScreen è stata un pioniere nell’utilizzo di sistemi biologici innovativi proponendo modelli sperimentali basati su tessuti umani, ricostruiti, 3D, etici e predittivi della risposta biologica umana

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VitroScreen è un laboratorio di ricerca che realizza studi pre-clinici di efficacia e sicurezza in vitro basati sull’uso dei tessuti umani ricostruiti in vitro: dal 2001 è coerente con la missione di proporre la migliore strategia di testing in vitro basata su modelli sperimentali riproducibili e predittivi della risposta biologica nell’uomo. L’attività e l’expertise riconosciuta del Laboratorio è legata all’implementazione di metodi alternativi alla sperimentazione animale: VitroScreen ha ottenuto nel 2010 la certificata BPL per gli studi di tossicologia e nel 2023 la ISO 9001-2015 e ISO EN 13485 -2018.

Negli anni ha investito per proporre all’industria farmaceutica una diversa strategia di sperimentazione pre-clinica: etica, più vicina all’uomo e clinicamente rilevante, con l’obiettivo di promuovere l’innovazione nei processi di R&D a diversi livelli, utilizzando modelli di tessuti umani ricostruiti in 3D e sistemi microfisiologici, più predittivi dell’esposizione umana e delle risposte metaboliche dei vari organi.

 

L’abbandono della sperimentazione animale: applicazione delle 3R

In accordo alla Direttiva 2010/63/UE, il principio delle 3R (Replacement, Reduction and Refinement) deve essere preso in considerazione quando si selezionano gli approcci di sperimentazione da utilizzare per le prove di sicurezza dei medicinali per uso umano e veterinario. Nel 2016 l’EMA ha pubblicato una linea guida per incoraggiare le parti interessate e le autorità ad avviare, sostenere e accettare lo sviluppo e l’uso di approcci di sperimentazione basati sulle 3R (EMA/CHMP/CVMP/JEG-3Rs/450091/2012). In particolare, per i test di tolleranza locale non clinica dei medicinali, è stato introdotto l’uso di metodi in vitro convalidati e validi come test a sé stanti o da considerare all’interno di una strategia di test graduale per evitare il test di tolleranza locale in vivo (EMA/CHMP/SWP/2145/2000 Rev. 1, Corr. 1).

 

Efficacia e meccanismo d’azione preclinico

VitroScreen ha sviluppato modelli sperimentali standard convalidati internamente e modelli personalizzati applicabili alla fase di drug discovery coprendo un’ampia serie di esigenze industriali in diverse aree terapeutiche.
I protocolli sperimentali per valutare l’efficacia e la modalità d’azione (MoA) si basano su un approccio integrato “Multiple Endpoint Analysis” (MEA) su modelli biologici avanzati come i tessuti umani ricostruiti in 3D.

 

Sicurezza e tolleranza

In linea con la missione e l’esperienza dell’azienda, supportate anche da requisiti normativi ed etici, VitroScreen ha stabilito protocolli standard per la valutazione della sicurezza basati su protocolli di esposizione realistici e predittivi (cioè dosi, esposizioni acute o ripetute) su tessuti umani ricostruiti in vitro in 3D per fornire informazioni quantitative e robuste sulla tolleranza locale. Tali dati sono predittivi della risposta umana, più accurati e discriminanti rispetto alla sperimentazione animale e forniscono informazioni meccanicistiche: essendo più vicini ai tessuti umani in vivo in termini di morfologia, funzione di barriera, proprietà biochimiche e fisiologiche, questi modelli rappresentano oggi l’alternativa più promettente agli animali per studiare la tolleranza locale e per la messa a punto dei meccanismi di tossicità (precoce e ritardata).

 

Vantaggi dei tessuti ricostruiti in 3D

Derivati da tecnologie sofisticate e standardizzate e in condizioni GMP, i modelli di epiteli umani ricostruiti in vitro sono più vicini in termini di morfologia (epitelio multi-stratificato), proprietà biochimiche e fisiologiche ai tessuti umani in vivo e rappresentano oggi l’alternativa più promettente agli animali, agli espianti ex vivo e ai monostrati cellulari per la valutazione in vitro della sicurezza e dell’efficacia dei prodotti applicati a livello topico (Gordon et al. 2015). Il grande vantaggio attribuibile a questi modelli in vitro è la maggiore rilevanza biologica e la predittività derivante dalla presenza di un tessuto organizzato con diversi strati cellulari che consente di valutare i prodotti per via topica alle stesse dosi utilizzate in vivo. Essendo originati da diversi tipi di cellule, sono oggi disponibili in commercio molti tessuti che consentono di valutare il comportamento e gli effetti di sostanze, formulazioni e prodotti direttamente sul sito in cui si intende applicarli. Inoltre, la maggiore sensibilità dei tessuti all’azione tossica consente di identificare precocemente i meccanismi di tossicità correlati alle reazioni infracliniche e di discriminare meglio il potenziale irritante.

Lista dei vantaggi dei tessuti umani ricostruiti 3D in particolare per prodotti destinati a un’azione topica:

a) Rilevanza: selezionando il modello biologicamente rilevante che riproduce il tessuto bersaglio per avvicinarsi all’uomo, il target biologico di riferimento.

b) Affidabilità: per poter discriminare le differenze nella risposta biologica classificando i prodotti.

c) Predittività: riprodurre la risposta mirata in vivo utilizzando cellule di origine umana in un sistema 3D completamente vitale in presenza di una barriera epiteliale ben formata, al fine di garantire innanzitutto un’interazione omeostatica con la funzione di barriera e in secondo luogo la biocompatibilità, mimando condizioni di esposizione realistiche (topica, sistemica, acuta, ripetuta, breve, recupero post-trattamento).

d) Riproducibilità: assicurare la ripetizione degli esperimenti con risultati comparabili. I tessuti sono riproducibili in termini di funzionalità e risposta rispetto ai composti di riferimento.

e) Alta qualità dei dati: I tessuti vengono prodotti, qualificati e certificati per l’uso da parte del produttore e sono sottoposti a controlli di qualità per la morfologia, le proprietà della funzione barriera, le contaminazioni microbiche e virali.

f) Pertinenza: per confermare la risposta biologica con sostanze di riferimento.

g) Etica: un approccio più etico per l’identificazione dei pericoli utilizzando alternative convalidate dall’UE, eventualmente descritte nelle linee guida dell’OCSE e in linea con la Direttiva UE 2010/63 sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici e negli studi preclinici di efficacia (EMA/CHMP/CVMP/JEG-3Rs/450091/2012 – Guideline on the principles of regulatory acceptance of 3Rs (replacement, reduction, refinement) testing approaches, 15 dicembre 2016).

h) Flessibilità: consentire valutazioni quantitative e multiparametriche basate sull’evidenza scientifica e lo stato dell’arte delle tecnologie di biologia molecolare (“omics”).

i) Il valore della sperimentazione in vitro: consentire l’acquisizione di informazioni fondamentali sul meccanismo d’azione utili ai fini di una pianificazione più accurata degli studi clinici.

 

VitroScreen S.r.L.
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