Archivi del mese: luglio 2013

Risposta a “La Stampa”: senza cavie guariremo!

Recentemente il giornale “La Stampa” ha pubblicato un articolo a favore della s.a., che accusa gli oppositori della sperimentazione animale su vari punti, che andremo adesso ad analizzare e smentire:

“Purtroppo, in Italia, il dibattito sulla sperimentazione animale è diventato una sorta di guerra di religione, con gli oppositori che ribadiscono tanti irrazionali «no». C’è però un dato che li smentisce: sfogliando l’albo dei vincitori del Premio Nobel per la medicina, balza subito all’occhio la fondamentale importanza delle cavie, che – almeno al momento – non possono essere rimpiazzate dalle cosiddette «pratiche alternative».”

In realtà guardando le cose da una prospettiva globale, comparando i successi con i fallimenti, si nota come l’animale non sia utile neanche a questo livello e che i pochi esiti positivi sono considerabili una casualità rispetto all’insieme infinitamente più ampio di quelli negativi.

Infatti, una systematic review del 2003 ha fatto notare come su 25.000 articoli di ricerca di base presi in esame, solo 5 hanno passato i trial clinici e solamente 1 (0,004%) ha condotto allo sviluppo di una classe di farmaci clinicamente utili nei 30 anni successivi alla pubblicazione del risultato scientifico di base (Contopoulos-Ioannidis et al. 2003).

Quindi, anche se la ricerca di base che fa uso di animali fosse “solo” il 50% di tutta la ricerca di base biomedica, avremmo comunque una frequenza di traduzione clinica della SA statisticamente irrilevante.
E infatti, secondo i dati del NIH (National Institutes of Health), la ricerca di base su animali riceve più del 50% dei fondi, ed è la branca maggiormente finanziata, anche più della ricerca etica condotta su volontari clinici umani (Greek & Greek 2010).

Inoltre, se già normalmente nei test regolatori si usano principalmente cellule animali al posto di cellule umane, modelli 2D al posto di modelli 3D e metodi isolati piuttosto che usati in maniera integrata, nella ricerca di base è ancora più difficile che avvenga il contrario, pertanto dando molta più attenzione a questi metodi e alla ricerca clinica condotta in maniera etica, potremo sicuramente aumentare il tasso di successi delle scoperte clinicamente rilevanti.

«Allo stato attuale delle conoscenze non esistono validi modelli alternativi. La ragione è semplice: il corpo umano è una macchina complessa, un sistema integrato dove le singole componenti parlano tra loro. Gli esseri viventi non sono composti a compartimenti stagni e, quindi, ciò che accade in un particolare distretto corporeo ha ripercussioni su tutto il resto dell’organismo».

Proprio per questo motivo il modello animale non è valido: le somiglianze infatti presenti con gli animali non sono motivo sufficiente per l’estrapolazione dei dati da una specie all’altra, perché anche i caratteri comuni hanno interazioni con il resto dell’organismo e sono quindi influenzati da quei moduli che differiscono, rendendo perciò inutile, per questo fine, l’esistenza di similitudini (Greek & Menache 2013).

In secondo luogo è possibile riprodurre le interazioni tra le varie componenti dell’organismo umano, alcuni esempi di questo tipo sono le co-colture integrate discrete multiorgano (Li 2009, Uzgare & Li 2013)  e i bioreattori multicompartimentali modulari (Kirkpatrick et al. 2007, Mazzei et al. 2010, Iori et al. 2012).

“Detto ciò, effettuare test unicamente su un gruppo di cellule isolate è davvero un’operazione riduttiva: l’approccio non ci dice nulla su quello che potrebbe essere l’effetto del farmaco altrove nell’organismo”

Vale lo stesso discorso di prima, è possibile mettere in comunicazione più tessuti di diverse parti del corpo al fine di verificare le interazioni tra gli organi e tra i tessuti, e quindi riprodurre la fisiologia di un organismo intero, così come avviene nei nuovi metodi alternativi.

“D’altra parte è bene ricordare che i camici bianchi non si dimostrano affatto insensibili al tema della dignità dell’animale. A dimostrarlo in modo eloquente sono le regole, sempre più restrittive, per circoscrivere il loro uso in laboratorio e per ridurre la loro sofferenza.”

Regole che impongono la decapitazione, l’elettrocuzione o la dislocazione cervicale a fine esperimento, la non obbligatorietà dell’anestesia e la stabulazione a vita sarebbero forse dignitose? (Direttiva 2010/63/EU)

Bibliografia:

Contopoulos-Ioannidis DG, Ntzani E, Ioannidis JP. Translation of highly promising basic science research into clinical applications. Am J Med. 2003 Apr 15;114(6):477-84.

Greek R, Greek J. Is the use of sentient animals in basic research justifiable? Philos Ethics Humanit Med. 2010 Sep 8;5:14. doi: 10.1186/1747-5341-5-14.

Greek R, Menache A. Systematic Reviews of Animal Models: Methodology versus Epistemology. Int J Med Sci 2013; 10(3):206-221.

Li AP. The use of the Integrated Discrete Multiple Organ Co-culture (IdMOC) system for the evaluation of multiple organ toxicity. Altern Lab Anim. 2009 Sep;37(4):377-85.

Uzgare AR, Li AP. New Paradigm in Toxicity Testing: Integrated Discrete Multiple Organ Co-cultures (IdMOC) for the Evaluation of Xenobiotic Toxicity. ALTEX, Proceedings of Animal Alternatives in Teaching, Toxicity Testing and Medicine, 2013 Jan;2(1):38-46.

Kirkpatrick J, Fuchs S, Hermanns I et al. Cell culture models of higher complexity in tissue engineering and regenerative medicine. Biomaterials 2007; 28(34):5193-5198

D. Mazzei, M. A. Guzzardi, S. Giusti, and A. Ahluwalia. A low shear stress modular bioreactor for connected cell culture under high flow rates. Biotechnol&Bioeng, 106(1): 127-137, 2010.

Iori E, Vinci B, Murphy E, Marescotti MC, Avogaro A, et al. (2012) Glucose and Fatty Acid Metabolism in a 3 Tissue In-Vitro Model Challenged with Normo- and Hyperglycaemia. PLoS ONE 7(4): e34704. doi:10.1371/journal.pone.0034704

Il modello animale fallisce sempre di più

Il tasso di fallimenti dei nuovi composti farmacologici che dalle fasi precliniche sperimentali su animali non si traducono in quelle cliniche su esseri umani per mancanza di efficacia o per tossicità, che veniva calcolato dalla US FDA (organismo di farmacovigilanza U.S.A.) nel 2004 al 92% dei casi, viene rivisto di recente con un ulteriore regressione di percentuale stimata al 95%.
Questo significa che su 100 nuovi farmaci sperimentali ideati e testati con successo su animali nelle fasi precliniche solo 5 superano i test clinici su esseri umani e di questi 5 nuovi composti che riescono a raggiungere il mercato ricordiamo che ben il 51% dii essi manifesta in fase post marketing, ovvero dopo la commercializzazione, gravi reazioni avverse (ADRs) in una popolazione umana eterogenea. Quindi, in ultima analisi, su 100 nuovi farmaci sperimentali, dopo miliardi di euro/dollari spesi ed ingenti (a dir poco) risorse umane ed animali investite, solo 2 o 3 risultano efficaci negli esseri umani.
Volendo leggere questa situazione palesemente fallimentare dell’attuale sviluppo farmaceutico in termini statistici, dobbiamo prendere atto che la riuscita di nuovi farmaci efficaci per gli esseri umani non raggiunge neanche una percentuale statistica significativa del 5%, ovvero il fatto che nuove molecole funzionino su ”modelli animali” e riescano poi a tradursi anche negli esseri umani lo dobbiamo niente più niente meno ad una semplice casualità fisiologica.

”I tassi di fallimento in fase clinica di sviluppo raggiungono ormai il 95% (Arrowsmith, 2012). Analisi di progetti dal Centre for Medicines Research (CMR) da un gruppo di 16 aziende (che rappresentano circa il 60% della spesa globale di R&S) nel CMR International Global R&D rivela che i tassi di successo di Fase II per i nuovi progetti di sviluppo sono scesi da 28% (2006-2007) al 18% (2008-2009), (Arrowsmith 2011a). Il 51% era dovuto ad insufficiente efficacia, il 29% era dovuto a motivi strategici, ed il 19% era da ricondurre a ragioni di sicurezza clinica o preclinica. La media del tasso di successo combinato di fase III e sottomissione è scesa a circa il 50% negli ultimi anni (Arrowsmith, 2011b). Nel loro insieme, le fasi cliniche II e III ora eliminano il 95% dei farmaci candidati”

Fonti:

[Hartung T, Food for Thought: Look Back in Anger – What Clinical Studies Tell Us About Preclinical Work, Altex 30, 3/13, 2013 – http://altweb.jhsph.edu/altex/30_3/FFTHartung.pdf]

[Arrowsmith J, A decade of change, Nature Reviews Drug Discovery 11, 17-18 (January 2012) | doi:10.1038/nrd3630 – http://www.nature.com/nrd/journal/v11/n1/full/nrd3630.html?WT.ec_id=NRD-201201]

[Moore T.J., Psaty BM. e Furberg CD. Time to act on drug safety. JAMA, 279: 1571-1573, 1998 – http://jama.jamanetwork.com/article.aspx?articleid=187529]

[A.L.]

Ennesimo fallimento del modello animale nella cura dell’Alzheimer

NUOVO STUDIO PUBBLICATO SUL THE NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE RIVELA L’ENNESIMO CLAMOROSO FALLIMENTO DI UN NUOVO FARMACO SPERIMENTALE IDEATO PER IL TRATTAMENTO DELLA MALATTIA DI ALZHEIMER

Ciò che gli scienziati avevano sperato essere un nuovo farmaco promettente nel trattamento della malattia di Alzheimer si è rivelato al contrario pericoloso nella sua fase finale del test sperimentale. 

Il trial randomizzato comprendeva 1.537 uomini e donne con probabile malattia di Alzheimer in tre gruppi di destinatari: placebo, 100 milligrammi di semagacestat e 140 milligrammi di semagacestat. Cambiamenti nella cognizione e funzionamento peggiorarono per tutti e tre i gruppi con i peggiori punteggi osservati nei gruppi che avevano ricevuto il farmaco sperimentale. 
I pazienti trattati con semagacestat avevano perso più peso ed accusavano addirittura più tumori della pelle, infezioni e problemi gastrointestinali, rispetto a quelli che avevano ricevuto il placebo.
Lo studio è stato interrotto precocemente a causa di problemi di sicurezza.
Il farmaco, prodotto dal noto colosso farmaceutico Eli Lilly, è un inibitore dell’enzima gamma-secretasi. Questo enzima è fondamentale nella generazione di beta-amiloide (A-beta), un peptide endogeno neurotossico che si ritiene sia coinvolto nella patogenesi della malattia di Alzheimer (AD). Negli animali, semagacestat riduce i Beta livelli nel plasma e nel cervello, dimostrando quindi una certa sostanziale efficacia.
Gli autori dello studio in questione così riferiscono sulla terminazione della fase III del trial clinico sperimentale su umani:

”Lo studio è stato interrotto prima del termine, sulla base di una raccomandazione dei dati e della sorveglianza di sicurezza […] Rispetto al placebo, semagacestat non migliora lo stato cognitivo, e i pazienti trattati con la dose più alta hanno avuto un notevole peggioramento della capacità funzionale. Semagacestat è stato associato ad eventi avversi, tra cui tumori della pelle ed infezioni.”

Fonti:

[Doody RS, Rama R, Farlow M, et al. A phase 3 trial of semagacestat for treatment of Alzheimer’s disease, N Engl J Med. 2013;369:341-350 –http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1210951]

[Imbimbo BP, Peretto I, Semagacestat, a gamma-secretase inhibitor for the potential treatment of Alzheimer’s disease, Curr Opin Investig Drugs, 2009 Jul;10(7):721-30 – http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19579178]

[A.L.]

Valvole meccaniche vs biologiche: le percentuali di sopravvivenza

Uno studio del Journal of the American College of Cardiology, durato quasi 20 anni, ha comparato la sopravvivenza di pazienti a cui erano state impiantate valvole cardiache meccaniche con quella di pazienti a cui erano state messe invece valvole cardiache biologiche.
La ricerca ha dimostrato che, dopo 15 anni, la percentuale di sopravvissuti tra gli under 65 era maggiore del 13% nel gruppo di pazienti che avevano ricevuto una valvola meccanica rispetto ad una biologica. Per gli over 65, invece, la situazione tra i due gruppi di pazienti era simile, ma anche qui si riscontrava una sopravvivenza maggiore del 2% nel gruppo di pazienti a cui era stata impiantata una valvola meccanica rispetto al gruppo che aveva ricevuto una valvola biologica.

Bibliografia:

Hammermeister K, Sethi GK, Henderson WG, Grover FL, Oprian C, Rahimtoola SH. Outcomes 15 years after valve replacement with a mechanical versus a bioprosthetic valve: final report of the Veterans Affairs randomized trial. J Am Coll Cardiol. 2000 Oct;36(4):1152-8.
[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11028464]

 

Metabolismo dei farmaci da colture di epatociti umani: quanto siamo lontani dalla realtà in vivo?

[Ponsoda X, Donato MT, Perez-Cataldo G, Gómez-Lechón MJ, Castell JV. Drug metabolism by cultured human hepatocytes: how far are we from the in vivo reality? Altern Lab Anim. 2004 Jun;32(2):101-10.]

Full Text: http://www.frame.org.uk/atla_article.php?art_id=202&pdf=true

Abstract:

L’indagine del metabolismo è una tappa importante nel processo di sviluppo dei farmaci. Il metabolismo dei farmaci è un fattore determinante della variabilità farmacocinetica dei farmaci negli esseri umani. Fondamentale per questa sono le differenze fenotipiche, nonché le differenze genotipiche, nell’espressione degli enzimi coinvolti nel metabolismo dei farmaci. La variabilità genotipica è facile da identificare con metodi basati su reazioni a catena della polimerasi o su chip di DNA, mentre la variabilità fenotipica richiede la misurazione diretta delle attività enzimatiche nel fegato, o, indirettamente, la misurazione del tasso di metabolismo di un dato composto in vivo. C’è una grande variabilità fenotipica negli esseri umani, solo in piccola parte attribuibile a polimorfismi genici. Così, le misure dell’attività enzimatica in una serie di fegati umani, così come in studi in vivo su volontari umani, mostrano che la variabilità fenotipica è, di gran lunga, molto maggiore della variabilità genotipica. I modelli in vitro sono attualmente utilizzati per indagare il metabolismo epatico di nuovi composti. Le colture di epatociti umani sono considerate essere il modello più vicino al fegato umano. Tuttavia, il fatto che gli epatociti sono collocati in un microambiente che differisce da quello delle cellule nel fegato solleva la questione in che misura la variabilità del metabolismo dei farmaci osservato in vitro rifletta realmente quello nel fegato in vivo. Questo problema è stato esaminato attraverso lo studio del metabolismo del composto modello, l’aceclofenac (un farmaco analgesico/antinfiammatorio approvato), sia in vitro che in vivo. Gli epatociti isolati da biopsie epatiche programmate sono state incubati con l’aceclofenac, e i metaboliti formati sono stati studiati mediante l’HPLC. Ai pazienti è stato dato il ​​farmaco durante il corso del ricovero clinico, ed i metaboliti, largamente presenti nelle urine, sono stati analizzati. I dati in vitro e in vivo dello stesso individuo sono stati confrontati. C’era una buona correlazione tra la relativa abbondanza di metaboliti ossidati in vitro e in vivo (4′-OH-Aceclofenac + 4′-OH-diclofenac; rho di Spearman = 0,855), e l’idrolisi dell’Aceclofenac (diclofenac + 4′-OH Aceclofenac +-4′-OH-diclofenac; rho = 0.691), mentre la coniugazione del farmaco in vitro era leggermente inferiore rispetto a quella in vivo. Globalmente, il metabolismo dell’aceclofenac in vitro correlava con la quantità di metaboliti escreti nell’urina dopo 16 ore (rho = 0,95). Nel complesso, sebbene differenti tra i saggi, i dati del metabolismo in vitro/in vivo per ogni paziente erano sorprendentemente simili. Così, la variabilità osservata in vitro sembra riflettere genuinamente la variabilità fenotipica tra i donatori.

Tossicologia e QSAR

[Benfenati E, Pardoe S, Martin T, Gonella Diaza R, Lombardo A, Manganaro A, Gissi A. Using toxicological evidence from QSAR models in practice. ALTEX. 2013;30(1):19-40.]

Abstract:

I principali modelli QSAR forniscono una documentazione di supporto oltre ad un valore tossicologico previsto. Tali informazioni consentono al tossicologo di esplorare le proprietà delle sostanze chimiche, nonché di rivedere e di aumentare l’affidabilità delle previsioni di tossicità. Questo articolo si concentra sull’uso di queste informazioni nella pratica. Esploriamo la documentazione di supporto fornita dalle piattaforme EPISuite, T.E.S.T. e VEGA nel valutare il fattore di bioconcentrazione (BCF) di tre composti esempio. Ciascun composto presenta una sfida diversa: riconoscere alta affidabilità, analizzare il complesso di prove di affidabilità, e riconoscere l’incertezza. In ogni caso, per prima cosa descriviamo e discutiamo la documentazione di supporto fornita dalle piattaforme QSAR. Poi discutiamo i giudizi sull’affidabilità in tutti i settori da 28 tossicologi che hanno utilizzato queste informazioni di supporto e hanno commentato il processo. L’articolo dimostra sia l’utilizzo di modelli QSAR come strumenti per ridurre o sostituire la sperimentazione in vivo, che la necessità di competenze scientifiche e di rigore nel loro uso.

Full Text: http://www.altex.ch/resources/altex_2013_1_019_040_Benfenati2.pdf

Modello di ADME “su chip”

I test di screening di efficacia e tossicità dei farmaci utilizzando cellule in coltura sono stati ampiamente esibiti come un metodo alternativo ai test su animali nel campo della scoperta di nuovi farmaci. Tuttavia, stimare la farmacocinetica con un saggio basato su cellule convenzionali è difficile perchè il metodo non può valutare effetti inter-organo. In questo studio, abbiamo sviluppato un modello in vitro di ADME (assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione) per le previsioni di farmacocinetica mediante l’applicazione di tecniche di microfluidica. Finora abbiamo proposto un dispositivo di microfluidica di tipo a 2 compartimenti, che ricostruisce un rapporto fisiologico tra le funzioni di assorbimento e il metabolismo in vitro cocolturando cellule intestinali e cellule di fegato in microcompartimenti (Fig. A (a)) [1]. Per materializzare una via in vivo più dettagliata nel modello in vitro, stiamo sviluppando un modello avanzato di ADME su-chip che si compone di tre compartimenti e reti di microcanali con micro pompe per imitare una razio di superficie fisiologica area/volume di ogni organo e di una circolazione interna (Fig. A (b) e Fig. b). Il dispositivo ha una funzione di distribuzione in aggiunta alle funzioni di assorbimento e metabolismo. Questo modello ADME su-chip potrebbe essere una nuova piattaforma di saggi chimici per la scoperta farmacologica invece dei test sugli animali perché consente migliori saggi di efficacia e tossicità dei farmaci rispetto al sistema convenzionale di saggi basato su cellule.

Riferimenti:

  • [1] Kimura, H., et al.: Lab on a Chip, 8 (2008), 741-746.
  • [2] Sakai, Y., et al.: Altern. Animal Test. Experiment, 7 (2001), 47-58.

Figura A; (a) figura a sinistra (b) figura a destra:

Figura B

[Adattato da: http://www.microfluidics.iis.u-tokyo.ac.jp/r11005.html]