CRONACA – L’European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing (EURL ECVAM) è il centro europeo di riferimento per la ricerca e la validazione di metodi alternativi alla sperimentazione animale. Svolge la sua attività presso l’Institute for Health and Consumer Protection (IHCP) di Ispra dal 1991, quando fu istituito come ECVAM, e viene spesso citato quando si parla di metodi alternativi alla s.a.
Spesso le accuse mosse alla s.a. la definiscono una pratica “inutile e dannosa”, arrivando a sostenere che si potrebbe subito sospendere e sostituire con metodi in vitro e in silico, ovvero in provetta e tramite simulazioni matematiche al computer (per capire come funzionano i singoli metodi rimandiamo all’articolo). Per avere chiaro il quadro generale sulla s.a. e sui metodi alternativi, dopo aver parlato con un esperto di genetica animale abbiamo intervistato proprio i ricercatori del team EURL ECVAM.
Una delle regole delle 3R, per ridurre l’impatto della s.a., consiste nel ‘migliorare il benessere degli animali nelle situazioni in cui l’impiego di animali non possa essere evitato’. Si può affermare che ci sono ambiti in cui i test sugli animali sono tuttora fondamentali e insostituibili?
Malgrado i notevoli progressi registrati in quest’area, è corretto affermare che i metodi alternativi non sono in grado di sostituire la s.a. in tutti i settori implicati. In particolare, per gli effetti (o ‘endpoint’) tossicologici più complessi, i test sugli animali sono tuttora necessari per garantire la sicurezza dei consumatori. Si tratta dei seguenti effetti tossicologici:
- tossicità a dose ripetuta, ovvero i problemi connessi all’esposizione ripetuta e a lungo termine a una sostanza chimica;
- sensibilizzazione cutanea, ovvero l’impatto tossicologico associato alle sostanze chimiche intrinsecamente capaci di provocare allergie;
- carcinogenicità, cioè la capacità delle sostanze di provocare tumori;
- tossicità sul sistema riproduttivo, ovvero un ampio spettro di effetti negativi che possono aver luogo in differenti fasi del ciclo riproduttivo in conseguenza di una o più esposizioni a una sostanza tossica (compresi effetti sulla fertilità, sul comportamento sessuale, sull’impianto dell’embrione);
- tossicocinetica, la penetrazione, distribuzione ed eliminazione di una sostanza tossica nel corpo umano.
Non è stato ancora possibile sviluppare metodi completamente sostitutivi, quelle che esistono sono strategie di sostituzione parziale intese a ridurre il numero di animali utilizzati. Per ulteriori dettagli potete consultare la relazione dedicata.
Come ha detto anche la senatrice a vita Elena Cattaneo in un’intervista “Esistono, è vero, le colture cellulari e gli approcci informatici che affiancano la s.a. ma non potrebbero sostituirla”. Nonostante ciò, i media italiani hanno ripetutamente sostenuto che siamo già pronti a sospendere i test sugli animali.
Allo stato attuale, si dispone di metodi alternativi che sostituiscono completamente la s.a. solo per i seguenti effetti tossicologici: irritazione e corrositività cutanea, assorbimento/penetrazione dermica e fototossicità. Sono inoltre disponibili metodi convalidati per la potenziale riduzione della s.a. per i seguenti effetti tossicologici: irritazione e corrosione oculare, sensibilizzazione cutanea, genotossicità, carcinogenicità, tossicità sul sistema riproduttivo e tossicità orale acuta. La situazione è differente per i cosmetici: dal marzo 2013 è in vigore il divieto totale di commercializzare cosmetici contenenti nuovi ingredienti testati su animali, e anche il regolamento sulle sostanze chimiche (REACH) prevede l’uso di metodi alternativi ogniqualvolta possibile.
Con un modello animale è possibile osservare reazioni prevedibili e non prevedibili; con un modello computerizzato invece è il ricercatore a fornire le informazioni. Come si può essere certi di aver inserito tutte le variabili?
Sia i modelli che impiegano animali (in vivo), sia i modelli cellulari (in vitro) sia quelli computerizzati (in silico) sono sistemi sperimentali cui viene applicata una situazione specifica e controllata. I modelli in vitro e in silico simulano e semplificano un sistema complesso, come il corpo umano, ma ciò che li accomuna è che sono basati su ipotesi e associati a punti di forza e di debolezza: per esempio, alcune ipotesi vengono avanzate estrapolando effetti da un livello biologico a un altro, come dalle molecole agli organi, e il ricercatore deve essere pienamente consapevole delle limitazioni del modello. Attualmente, in biologia e in medicina si stanno elaborando approcci alla modellazione multiscala che dovrebbero consentirci di tracciare un quadro più chiaro del comportamento complessivo di sistemi complessi, e approssimarsi più efficacemente alla risposta dell’organismo umano.
Come è strutturata la modellazione multiscala?
Tiene conto dei divari e collega i diversi ordini e livelli biologici, per esempio dal gene alla cellula, al tessuto, all’organo, fino all’intero corpo umano. Un modello matematico in corso di elaborazione all’EURL ECVAM descrive il corpo umano come una serie di compartimenti interconnessi che rappresentano i vari organi e il sangue. Tali modelli, definiti ‘cinetico/dinamici su base fisiologica’ descrivono ciò che accade quando una sostanza chimica viene immessa nel corpo: assorbimento (tramite pelle, polmoni o intestino), distribuzione (in tutto il corpo), metabolismo (generalmente nel fegato) ed escrezione. Abbiamo anche elaborato un grafico del processo, e in medicina vi sono già applicazioni di modelli matematici per un’ampia gamma di scopi molto diversi.
Per esempio?
Si possono usare modelli a scopi formativi, come simulazione e visualizzazione di organi e differenti livelli/sistemi biologici, o per la modellazione dell’incidenza e diffusione di una patologia in una popolazione. Un’altra applicazione è esemplificata dal “Virtual Physiological Human, un’indagine collaborativa del corpo umano come singolo sistema complesso, finalizzata allo sviluppo di modelli computerizzati specifici per singoli pazienti, per poter fornire cure mediche personalizzate e preventive.
Quali parametri restano impossibili da riprodurre con test in silico?
La restrizione consiste nel fatto che alcuni effetti tossicologici e patologie complesse, come i tumori, comportano una molteplicità di stadi che devono essere compresi prima di poterne tradurre le caratteristiche in una descrizione matematica. Così in molti casi il ‘collo di bottiglia’ non è di tipo tecnico e computazionale, ma consiste nella difficoltà di scoprire e integrare conoscenze di differenti discipline scientifiche (biologia, medicina, tossicologia). Quindi, ciò che è necessario in prima istanza è la comprensione dei processi biologici in tutta la loro complessità: solo a quel punto diventa possibile progettare un modello matematico.
Testando un farmaco (o sostanza, o trattamento) in vitro invece, come possiamo capire quali saranno gli effetti sull’intero organismo?
Tradizionalmente, il risultato del metodo in vitro è verificato a fronte delle osservazioni sull’organismo studiato (umano o animale). Ciò costituisce parte del processo di convalida, in cui non viene analizzata soltanto l’affidabilità ma anche la capacità di prevedere l’effetto sulla salute umana o sull’ambiente. Attualmente questo settore di studio è caratterizzato da uno spostamento di paradigma: si sta passando dal tradizionale approccio orientato ai dati, basato sull’osservazione di effetti derivati da studi su animali, a un contesto basato sulle conoscenze, in cui utilizziamo la comprensione di modalità di azione tossicologica e percorsi biologici che producono un effetto avverso. Inoltre si stanno progettando strategie che comprendono metodi (in vitro e in silico) adeguati a un particolare scopo/effetto previsto dalla regolamentazione. Anche se nessuno di questi, da solo, potrebbe essere in grado di generare tutte le informazioni richieste, la loro combinazione potrebbe fornire una base sufficiente per procedure a una completa valutazione della sicurezza.
Crediti immagine: Understanding Animal Research, Flickr
