La sperimentazione animale è spesso considerata l’unica strada per comprendere gli effetti dei farmaci, l’evolversi delle malattie o gli effetti delle sostanze d’abuso (per fare solo alcuni esempi). Ma è davvero così? E a che punto sono i metodi alternativi, cioè quelli che non sfruttano gli animali e non provocano sofferenze? Abbiamo intervistato Raffaella Colombo, ricercatrice del Laboratorio di Analisi Chimiche Tossicologiche di Nutraceutici ed Alimenti del Dipartimento di Scienze del Farmaco dell’Università degli Studi di Pavia.

Quali sono i principali test che si effettuano per studiare gli effetti dell’etanolo?

Per studiare gli effetti dell’etanolo si effettuano principalmente sia studi in vitro su cellule di tessuti diversi (gastriche, intestinali, epatiche, neuronali), sia esperimenti in vivo su modelli animali.

Perché si effettuano questi test?

Questi test vengono effettuati per valutare gli effetti dell’etanolo e dei suoi metaboliti, in condizioni di assunzioni di alcol, simulanti bevitori da occasionali ad accaniti e quindi simulanti anche condizioni croniche/patologiche. A seconda del distretto di interesse (gastrointestinale, epatico, neuronale), si possono studiare, ad esempio, l’assorbimento dell’etanolo e la formazione di nuovi metaboliti e come questi processi impattino poi sulle membrane, modificandone integrità e permeabilità, e di conseguenza sui meccanismi cellulari, causando tossicità.

Quali animali vengono utilizzati principalmente e perché?

I modelli animali principalmente impiegati per gli studi sull’etanolo sono i ratti, che rappresentano il 20% degli animali utilizzati in generale in sperimentazione (Gazzetta Ufficiale della Repubblica italiana 02-02-2019), dalla ricerca di base agli studi preclinici. I ratti (come i topi) hanno una fisiologia molto simile a quella umana, sono animali facilmente reperibili, poco costosi e pratici da gestire, sia nel mantenimento, sia durante la sperimentazione.

I risultati ottenuti sugli animali che valenza hanno in relazione agli esseri umani?

I modelli animali possono essere predittivi, ma comunque con tutti i limiti intrinsechi relativi alla differenza di fisiologia inter-specie. Nel caso degli esperimenti con sostanze d’abuso, tra cui anche l’etanolo, poi notevole è il dibattito riguardante tale valenza, se si vanno a creare negli animali situazioni, non solo tipiche degli uomini, ma anche rappresentanti un abuso/”un vizio”, completamente assente nell’animale.

Quali test esistono in sostituzione alla sperimentazione animale?

Eludendo dalla sperimentazione delle sostanze d’abuso, ma parlando in generale di impiego e massima protezione di animali per fini scientifici, si parla, anche dal punto di vista legislativo (Dlgs 4/3/2014, n. 26), della necessità di “metodi alternativi”, ovvero di studiare e mettere a punto metodologie, che, una volta convalidate, possano dimostrare di ottenere risultati predittivi con l’obiettivo finale di sostituire il modello animale.

Nel caso dell’etanolo non ci sono ancora test convalidati. Gli studi in vitro tradizionali su cellule sono preliminari al modello animale e il loro sviluppo è da sempre fondamentale perché permette di ridurre fino a 40 volte il numero di esperimenti da effettuare in vivo sui modelli animali, riducendo quindi il numero di animali impiegati. Le alternative alla sperimentazione animale invece sono ancora in studio, ma potrebbero essere particolarmente promettenti. Ad esempio noi del Laboratorio di Analisi Chimiche Tossicologiche di Nutraceutici ed Alimenti del Dipartimento di Scienze del Farmaco dell’Università degli Studi di Pavia, abbiamo recentemente messo a punto un modello cellulare multi-organo avanzato, in grado di riprodurre il sistema gastrointestinale (Colombo R., Paolillo M., Papetti A., A new millifluidic-based gastrointestinal platform to evaluate the effect of simulated dietary methylglyoxal intakes, Food Funct 2019, 10, 4330).

Questo nuovo modello è stato messo a punto, utilizzando una strumentazione commerciale, detta LiveFlow, progettata da IVTech Srl. (Massarosa, LU, Italia). Si tratta di un sistema millifluidico dinamico, piattaforma versatile per ricreare diversi modelli cellulari o tissutali, anche in approccio multi-organo. Noi abbiamo ricreato un sistema gastrointestinale, piastrando cellule umane, e come sostanza test potenzialmente tossica, abbiamo utilizzato il metilgliossale, sostanza sia prodotta a livello fisiologico, sia introdotta con alimenti, responsabile, anche insieme ai suoi derivati, di patologie croniche come il diabete.

Questa nuova piattaforma è molto versatile e può permettere la valutazione di attività benefica o tossica, assorbimento e metabolizzazione di sostanze diverse presenti in alimenti, quali nutrienti, o bioattivi, alimenti stessi e farmaci, quindi si adatta anche allo studio dell’etanolo e dei suoi metaboliti (cinetica, assorbimento, citotossicità). I sistemi millifluidici dinamici si avvicinano maggiormente alle condizioni simil-fisiologiche e rappresentano quindi, non solo un avanzamento rispetto ai modelli cellulari statici, ma anche una potenziale futura alternativa al modello animale.

Questi test senza animali che valenza hanno in relazione a quelli che utilizzano animali?

Rispondo a questa domanda in merito al nostro sistema e ai nostri studi, citati sopra, ovviamente. Attualmente non possiamo ancora dirlo. Stiamo lavorando sull’etanolo, con il sistema da noi messo a punto precedentemente, in circa un anno e mezzo di studio, solo da marzo 2019; sono percorsi potenzialmente di anni. Bisogna fare esperimenti con concentrazioni diverse di etanolo, replicarli enne volte, valutando assorbimento e formazione di metaboliti, citotossicità, meccanismi cellulari ecc… Infine confrontare i dati con la letteratura pubblicata, che utilizza i modelli animali e capire se questi modelli in vitro cosiddetti avanzati possano essere predittivi di quello che avviene nell’uomo, senza utilizzare gli animali, cosa che ci auspichiamo ardentemente.