Una innovativa modalità di test in vitro valuta la tossicità sul lungo periodo attraverso una camera microfluidica che riproduce le reazioni delle cellule.
Le attuali tecniche in vitro utilizzate per valutazioni tossicologiche mancano di accuratezza, o al contrario sono estremamente precise, ma rilevano solo la reazione immediata delle cellule, lasciando dubbi sugli effetti collaterali a lungo termine delle sostanze. Di conseguenza circa il 60% dei nuovi farmaci viene ritirato dal mercato nelle fasi di sviluppo o post-marketing, a causa degli effetti nocivi a livello cardiaco o neurologico.
Oggi un progetto triennale dell’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia pone le basi per superare questi limiti unendo le forze in un consorzio di partner accademici ed industriali. Battezzato TOX-Free, il progetto ha ottenuto un finanziamento di 3 milioni di euro dall’Unione Europea ed è coordinato dal ricercatore Michele Dipalo, del Laboratorio di Plasmon Nanotechnologies dell’IIT di Genova, guidato da Francesco De Angelis. Non a caso, visto che Dipalo e De Angelis sono tra i fondatori della start-up di IIT Foresee Biosystems, impegnata nella realizzazione di strumenti innovativi per valutare con maggior accuratezza la sicurezza dei farmaci prima della loro commercializzazione.
L’approccio TOX-Free si basa su una tecnica di test in vitro non invasiva per il campione biologico, che consente di osservare puntualmente le interazioni delle cellule con la sostanza su un arco temporale di settimane. La risposta delle cellule viene registrata attraverso un metodo di rilevazione ottica che sfrutta un nuovo biosensore chiamato VICE (VIrtual Mirror CEll) ed una camera microfluidica. Qui l’attività elettrica delle cellule durante l’interazione con la sostanza è tradotta in punti luminosi, attraverso appunto l’uso di fluorofori. La misurazione dei movimenti dei fluorofori nella camera microfluidica separata impiega un microscopio a fluorescenza che riconosce le variazioni dei segnali elettrici cardiaci o neuronali. E lo fa sia a livello di singola cellula che a livello di rete per valutare la comunicazione tra i neuroni. La camera microfluidica assolve quindi la la funzione di uno ‘specchio’ delle cellule, senza interagire con loro. In questo modo si elimina anche il rischio di contaminazione delle cellule analizzate, un aspetto vitale per assicurare la possibilità di una valutazione degli effetti collaterali a lungo termine.
Il biosensore VICE, frutto dell’esperienza di tossicologi e sviluppatori di nanotecnologie, potrà trovare applicazioni dirette in tossicologia, farmacologia e biologia di base. Più specificamente, la tecnologia sarà indirizzata ai laboratori di farmacologia e a quelle aziende che intendono sviluppare nuovi farmaci o pesticidi o testare i loro prodotti esistenti. Il consorzio per il TOX-Free comprende 5 partner coordinati dall’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia, che sviluppa il biosensore VICE, di cui Multi Channel Systems MCS GMBH curerà elettronica e software di gestione. I centri di ricerca NMI – Naturwissenschaftliches und Medinizinisches Institut an der Universitaet Tuebingen e la Universitat Konstanz (Germania) convalideranno la tecnologia testandola con modelli cellulari. Chanpharm GMBH (Austria) verificherà il metodo in alcuni screening tossicologici, simulando esperimenti standard in vitro.
