Metodi alternativi per farmacocinetica e farmacodinamica: il progetto LIINTOP

Il „Progetto LIINTOP“ (LIver, INTestine, OPtimisation) nasce all’interno del „Programma STReP“ (Specific Targeted Research Projects) avviato dall’Unione Europea per sostenere progetti mirati nel campo della ricerca, „destinati a migliorare la competitività europea ed a soddisfare le necessitá della comunitá o delle politiche europee“ [1].

L’obiettivo principale del progetto è stato quello di fornire protocolli sperimentali e modelli in vitro per saggiare l’assorbimento, il metabolismo e la tossicità a livello intestinale ed epatico di molecole di interesse farmacologico. In particolare, sono stati sviluppati nuovi protocolli utilizzando mezzi di coltura a composizione definito (privi cioè del siero fetale bovino di composizione variabile e spesso ignota) utilizzando diverse linee parentali e cloni di cellule intestinali umane Caco-2. Inoltre, sono stati sviluppati nuovi e più complessi modelli di co-coltura di linee umane intestinali (Caco-2) ed epatiche (HepaRG) per combinare in vitro l’assorbimento e il metabolismo nell’intestino e nel fegato di molecole di interesse tossicologico e farmacologico. [2]

Il progetto ha avuto durata di 3 anni, dal 2007 al 2010 e ne hanno preso parte 15 concorrenti provenienti da tutta Europa (per maggiori informazioni [3]).

L’ editoriale di „Toxicology in Vitro” (26 (2012) 1241–1242 [4]), offre una panoramica delle cinque aree principali nelle quali sono divisi gli obiettivi scientifici e tecnologici:

 

1. Sviluppo di nuovi modelli in vitro e determinazione di quali degli esistenti e avanzati modelli di fegato e intestino in vitro sono appropriati e forniscono migliorate prestazioni nello screening e test di assorbimento e metabolismo di nuovi farmaci:

a) Confronto delle funzioni selezionate con il corrispondente tessuto umano normale ex vivo (vale a dire, epatociti primari umani o epitelio intestinale umano);

b) Ottimizzazione delle condizioni di coltura per rendere i modelli di funzioni specializzate stabili nel tempo. Pertanto, sarà usata una nuova strategia utilizzando agenti rimodellanti di cromatina (inibitori dell’istone deacetilasi) per la creazione di modelli basati sugli epatociti primari.

c) Nuovi approcci per generare linee di cellule epatiche umane metabolicamente competenti. Questo includerà la manipolazione genetica di linee cellulari esistenti (HepG2, HepaRG), le quali verranno trasfettate con fattori di trascrizione chiave, in modo da consentire un’adeguata espressione del fenotipo differenziato. Ciò includerà strategie per conferire capacità metaboliche anche ad altre linee cellulari (p.es. Caco-2).

d) Sviluppo di più complessi modelli di co-colture cellulari per combinare l’assorbimento e il metabolismo nell’intestino e nel fegato.

e) Ottimizzazione delle condizioni di coltura per differenziare cellule staminali adulte del midollo osseo in epatociti funzionali.

2. Identificazione di modelli in vitro del fegato e dell’intestino in grado di esprimere meglio il trasporto e il metabolismo dei farmaci:

a) Modulazione delle condizioni di coltura per la loro espressione.

b) Sviluppo di metodologie ad alto rendimento per il loro studio

3. Determinazione di bersagli cellulari e molecolari come endpoint di esposizione al farmaco nell’intestino e nel fegato per quanto riguarda:

a) Effetti sulla proliferazione cellulare (p.es. controllo del ciclo cellulare, apoptosi/necrosi)

b) Effetti sulle funzioni differenziate (p.es. la secrezione di proteine, giunzioni cellulari, l’espressione dei geni coinvolti nel trasposto e nel metabolismo)

4. Approcci in silico per modellare il fegato e l’intestino:

a) Sviluppo di modelli basati sul meccanismo della farmacocinetica

b) Esplorazione dell’utilità predittiva per i nuovi modelli in vitro

c) Identificazione delle aree che necessitano di un affinamento per i futuri modelli in vitro

5. Determinazione del potenziale di trasferimento dei sistemi in vitro sviluppati per il loro utilizzo all’interno del contesto industriale, che deriva dalla stretta collaborazione delle istituzioni accademiche nell’ambito del progetto di ricerca e le PMI.

 

La maggior parte di questi obiettivi sono stati raggiunti, inoltre i partecipanti hanno avuto l’ambizione di tracciare una strada fondamentale per stabilire metodi in vitro utilizzabili come strumenti per lo studio del meccanismo d’azione di composti (sia farmaci che contaminanti) sul sistema vivente umano.

Il „Progetto LIINTOP“ si é caratterizzato per la scelta di modelli in vitro umani, caratterizzandoli, elaborando protocolli ottimizzati per la manutenzione e la caratterizzazione delle cellule e per la valutazione di parametri specifici. Il lavoro svolto consentirà, se si procederà sulla strada delineata, di dare ulteriore forza a tali procedure per un uso più ampio in laboratori privati e pubblici, coinvolti nella sperimentazione di composti. La premessa è infatti l’adozione da parte di diversi laboratori degli stessi protocolli, secondo metodologie standardizzate. Solo questo, inevitabile passaggio consentirà il confronto dei risultati e la produzione di dati pertinenti e affidabili.

 

Note  

[1] http://www.crui.it/crui/sesto_programma/strep_tradizionali.htm

[2] http://www.inran.it/492/Ottimizzazione_di_modelli_vitro_di_fegato_e_intestino_per_studi_di_farmacocinetica_e_farmacodinamica__LIINTOP_.html

[3] http://www.liintop.cnr.it/index.php?PG=project&action=project

[4] Zucco F. „Optimisation of liver and intestine in vitro models for pharmacokinetics and pharmacodynamics studies. STREP – 037499 (Specific Targeted REsearch or innovation Project)”. Toxicol In Vitro. 2012 Dec;26(8):1241-2.

[S.P.]

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