Metodi in vitro: tessuti umani vs tessuti animali

I tessuti umani freschi sono considerati il modello più vicino per le funzioni umane in vivo e possono essere usati per misurare una vasta gamma di risposte farmacologiche:
“Fresh, functional human tissues have long been considered the closest possible model of human in vivo function and can be used to measure a wide range of pharmacological responses.”

Nonostante questo, i tessuti umani freschi vengono utilizzati molto raramente, per colpa di difficoltà logistiche ed etiche sulla disponibilità di tessuti e sulla praticità di lavori sperimentali:
“Despite this, relatively little drug development is conducted using fresh human tissue because of the logistical and ethical difficulties surrounding the availability of tissue and practicalities of experimental work. Most tests of drug activity require a living test system comprising cells, tissues or whole organisms”

Molte volte i tessuti umani freschi hanno il potenziale di ridurre o rimpiazzare i test su animali grazie a una superiore predizione dell’efficacia e della sicurezza dei farmaci:
“In some instances, “living” (fresh) human tissues have the potential to reduce or replace animal tests through superior prediction of drug safety and efficacy. [1]

Il fallimento della maggioranza dei farmaci nelle fasi cliniche dipende dalla mancata proprietà dei modelli animali di predire correttamente gli effetti che un farmaco può avere sugli esseri umani:
“However, as is clear from clinical trial failures during phases II and III, such in vivo models do not always predict the effects that a drug can elicit in humans”

I test con tessuti umani, che ovviamente sono considerati i MODELLI PIÙ VICINI ALLE FUNZIONI UMANE IN VIVO, possono colmare il divario che si ha tra i test su animali e le prove sui pazienti umani:
“Tests with human tissues, which are obviously considered to be the closest model of human in vivo function, could fill the gap between animal-based tests and trials in patients.”

Nonostante i chiari vantaggi, barriere logistiche ed etiche impediscono ai tessuti umani freschi di essere largamente usati durante lo sviluppo di farmaci: 
“Despite clear advantages, logistical and ethical barriers prevent fresh human tissues from being widely used during drug development.” [2]

Anche se i tessuti animali sono prontamente disponibili e sono relativamente economici, falliscono frequentemente nel predire i risultati che si osservano nelle fasi cliniche:
“Although animal tissues are readily available and are relatively inexpensive, they frequently fail to faithfully predict the results seen in the clinic.” 

I tessuti umani possono fornire risposte integrate per testare farmaci in una maniera più rappresentativa rispetto ai modelli di cellule individuali o alle sole linee cellulari, e sono più direttamente rilevanti per la specie di interesse – l’homo sapiens:  
“Human tissues can provide integrated responses to test drugs in a manner more representative than individual cell types or cell lines alone, and more-directly relevant to the species of interest — Homo sapiens.

Per i test si possono usare tessuti che siano specifici del sito di attività del farmaco prendendoli da diverse locazioni nel corpo (e perciò tessuti di differenti ubicazioni possono variare tra loro). La scoperta di effetti avversi è fortemente aiutata dalla conoscenza su come si comportino i farmaci nel corpo umano. Questi farmaci possono agire come composti di riferimento, cosicché nuovi composti possano essere comparati, usando studi su modelli standard di concentrazione-risposta, in un’enorme varietà di tessuti, e i loro effetti possono essere estrapolati da ciò che si conosce dei composti di riferimento:
“Moreover, where there is the potential to obtain tissue from various locations, it becomes possible to test tissue that is specific to the site of drug activity. This is important, as differences may occur between the same tissue types in different locations in the body. The detection of adverse effects is greatly helped by knowledge of how existing drugs behave in the human body. These drugs can act as reference compounds, so that new compounds can then be compared, by using standard concentration-response type studies, in a huge variety of tissues, and their effects extrapolated from what is known of the reference compounds.” [3]

Saggi funzionali di tessuti umani possono essere usati per misurare una vasta gamma di effetti fisiologici a livello dell’organo, della cellula o addirittura del gene. In relazione alla scoperta di farmaci, questi saggi sono stati usati in tre aree principali: scoperte in biologia, efficacia farmacologica in vitro e sicurezza farmacologica: 
“Functional human tissue assays can be used to measure a vast range of physiological effects at the level of the organ, cell or even gene. In relation to drug discovery, such assays have been used in three main areas: discovery biology, in vitro efficacy pharmacology, and safety pharmacology.”

L’area più comune in cui questi saggi sono stati applicati è stata quella delle scoperte biologiche, investigare i meccanismi sottostanti il target di un nuovo farmaco o confermare che un target identificato in un particolare tessuto sia capace di provocare una risposta fisiologica:
“The most common area to which assays have been applied has been discovery biology, to investigate the mechanisms underlying a novel drug target or to validate that a target identified in a particular tissue is capable of eliciting a physiological response.”

Inoltre, i saggi di tessuti umani sono considerati un’importante aggiunta alle routine di sicurezza ed efficacia dei test farmacologici:
“Furthermore, as the available assays develop, they are considered an important adjunct to routine safety and efficacy pharmacology tests.” 

I TESSUTI UMANI SPESSO SONO MIGLIORI DEGLI ANIMALI NELL’ESTRAPOLAZIONE DEI DATI ALL’UOMO:
“Such approaches are often superior to extrapolation from animal data.” [4]

Il problema quindi non è scientifico, non è stabilire se l’uso di tessuti umani sia valido o meno, ma è organizzativo: è difficile procurarseli.
Società come la Biopta e la Asterand stanno lavorando per abbassare le barriere che circondano la disponibilità dei tessuti e la praticità dei lavori sperimentali.
In Italia, I-CARE supporta in ogni modo possibile l’utilizzo di questi tessuti e di colture cellulari senza siero animale.

Note:
[1] Bunton D. The use of functional human tissues in drug development. Cell Tissue Bank. 2011 Feb;12(1):31-2. doi: 10.1007/s10561-010-9213-5. Epub 2010 Sep 8.
ABSTRACT: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20824349

[2] Bunton D. The use of functional human tissues in drug development. Altern Lab Anim. 2010 Dec;38 Suppl 1:27-30.
ABSTRACT: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21275480

[3] Hillier C, Bunton D. Could fresh human tissues play a key role in drug development? Altern Lab Anim. 2009 Sep;37 Suppl 1:5-10.
ABSTRACT: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19807198

[4] Hillier C, Bunton D. Functional human tissue assays. Drug Discov Today. 2007 May;12(9-10):382-8. Epub 2007 Apr 5. 
ABSTRACT: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17467574

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