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Tessuti e Organi Artificiali

Biochip: nuove frontiere nella sperimentazione farmaceutica

Scritto da Valeria De Simone

Immaginate se gli scienziati potessero ricreare voi, o almeno una parte di voi, su un chip. Nello specifico, trattandosi di corpo umano, ci si riferisce a biochip.
Il supporto di questi dispositivi potrebbe aiutare i medici ad identificare i farmaci da somministrare ai pazienti a guarire più velocemente, scavalcando il classico iter di tentativi ed errori (talvolta anche dolorosi) ed i conseguenti costi – non poco gravosi – a carico del sistema sanitario.lung-gut-chips-275x400

Ora potete smettere di immaginare: proprio in questo momento, infatti, all’interno di un laboratorio presso l’Università californiana di Berkeley, i ricercatori stanno lavorando per rendere tutto questo realtà!

Il loro obiettivo è cercare di riprodurre le funzioni di un organo umano, come ad esempio quelle del cuore o del fegato, in minuscoli biochip. Tali dispositivi, definiti anche come “organoidi”, sono reti in miniatura che si sviluppano su piccolissime camere di plastica rettangolare o tubolare in cui vengono immessi dei marcatori biologici (biomarkers), in maniera tale da replicare le reali funzioni dell’ organo da riprodurre.

Lo scopo della realizzazione di questi biochip è quello di oltrepassare la fase di sperimentazione sugli animali (nonché sugli esseri umani) nella ricerca per lo sviluppo di nuovi farmaci, prima di tutto per motivi etici legati all’ingiusto sfruttamento delle vite animali, ma anche per motivi economici in quanto il mantenimento delle cavie animali per tutta la durata del follow-up clinico rappresenta un costo considerevole.

Il lavoro è finanziato dal Cures Acceleration Network (CAN), una nuova agenzia inglobata nel progetto di legge “Obamacare“, che promuove lo sviluppo di nuovi farmaci e si impegna a ridurre significativamente le barriere tra ricerca e sperimentazione.
Il CAN finanzia innumerevoli studi su biochip tra cui un nuovo approccio di “cuore su chip”, del Wyss, Institute of Biologically Inspired Engineering, nato per supportare lo sviluppo di possibili cure alla sindrome di Barth, una malattia genetica che colpisce il tessuto cardiaco.

Sebbene la ricerca in questo settore sia ancora in fase sperimentale, è evidente che un futuro successo porterebbe senza dubbio ad una conseguente riduzione del costo dei farmaci sul mercato.
Ad oggi, infatti, per la sintesi di nuovi farmaci sono necessarie spese di miliardi di dollari, con tempi di attesa di diversi anni; inoltre, secondo le attuali statistiche, per ogni farmaco approvato ed immesso sul mercato, circa altri 40.000 non superano la fase di sperimentazione e ciò provoca un incremento notevole delle spese che gravano sulle spalle dei produttori farmaceutici che, dovendo essere ripartite sui volumi di produzione del singolo farmaco approvato, vanno ovviamente ad influire negativamente sul costo finale dei farmaci a danno degli acquirenti.

È intuitivo, a questo punto, percepire il beneficio che potrà essere offerto in futuro dalla sperimentazione sui biochip e risulta ancora più chiaro dalle interviste ai membri del Wyss, che lavorano quotidianamente in questo campo della ricerca scientifica.

Il Wyss, Institute of Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard non ha realizzato solo il “cuore su chip”, ma già nel 2010 aveva progettato  un ”polmone su chip”, fino a giungere, l’anno scorso, alla realizzazione di una ”milza su chip” per il trattamento della sepsi, un’infezione del sangue comunemente fatale.

Attualmente i ricercatori del Wyss si stanno dedicando alla produzione di  un ”intestino su chip”, fisiologicamente realistico, che permetta loro di studiare interazioni molto più complesse di quelle osservabili nelle colture cellulari precedentemente utilizzate o deducibili dai modelli animali.
L’obiettivo finale è quello di collegare i diversi “organoidi” con canali fluidici, come vasi sanguigni, per ottenere un modello rappresentativo dell’interazione tra i vari organi umani da utilizzare in futuro per il test di farmaci.
I ricercatori dell’Harvard University, stanno attingendo all’esperienza del colosso dell’elettronica Sony per arrivare a mettere in atto questo modello rappresentativo. Anche se riconosciuto nel mondo per lo più come produttore di lettori CD, DVD e Blu Ray, la Sony  vede nella BioTech ”una frontiera futura che non è ancora stata aperta”, come afferma il dottor Don Ingber, direttore e fondatore della Harvard Wyss Institute per l’Ingegneria di Ispirazione Biologica:

 

“Uno dei problemi principali nel settore farmaceutico in questo momento è che il modello di sviluppo di un farmaco è effettivamente inadatto: semplicemente non funziona. Stiamo cercando di guardare in prospettiva ed iniziare a lavorare adesso con aziende che possono permetterci di pensare in grande. In particolare, il colosso Sony ha raccolto le sfide che si presenteranno, ed invece di realizzare un numero limitato di chip, si è dichiarato disponibile a realizzarne milioni a buon mercato. Ci vogliono molti, molti anni per portare un farmaco sul mercato; ciò è incredibilmente costoso, innumerevoli vite animali sono perse ed inoltre i risultati ottenuti da animali solitamente non sono sufficienti a prevedere quello che accade negli esseri umani. Questo determina un costo enorme per l’economia e per l’industria farmaceutica.”

 

Concludo con una citazione – a mio parere – di ampio spunto: “se puoi immaginarlo, puoi farlo“; l’immaginazione ha sicuramente contribuito a rendere realizzabile questo progetto di integrazione delle funzionalità di un organo su un chip di materiale organico.

Vi lascio ora all’interessante presentazione tenuta sul palco di TED da Geraldine Hamilton, ricercatrice del gruppo di Ingber. Buona visione!

 

[Fonte(1): http://wyss.harvard.edu/viewpressrelease/91/]
[Fonte(2): http://www.wired.com/2014/08/new-biochips-that-mimic-our-bodies-could-speed-development-of-drugs/]
[Fonte(3): http://realscience.altervista.org/la-nuova-frontiera-degli-organs-on-a-chip/]

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Valeria De Simone

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