MIMIC: un modello immunologico per la valutazione rapida dei vaccini – un trial clinico in una provetta

[Higbee RG, Byers AM, Dhir V, Drake D, Fahlenkamp HG, Gangur J, Kachurin A, Kachurina O, Leistritz D, Ma Y, Mehta R, Mishkin E, Moser J, Mosquera L, Nguyen M, Parkhill R, Pawar S, Poisson L, Sanchez-Schmitz G, Schanen B, Singh I, Song H, Tapia T, Warren W, Wittman V.
An immunologic model for rapid vaccine assessment — a clinical trial in a test tube.
Altern Lab Anim. 2009 Sep;37 Suppl 1:19-27.]

Full Text: http://www.frame.org.uk/atla_article.php?art_id=1199&pdf=true

Abstract:

Mentre la durata e la dimensione delle prove cliniche umane possono essere difficili da ridurre, esistono diversi parametri nello sviluppo preclinico dei vaccini che possono essere possibili da ottimizzare ulteriormente. Aumentando la precisione dei modelli utilizzati per i test preclinici dei vaccini, dovrebbe essere possibile aumentare la probabilità che un particolare candidato vaccino abbia successo nelle prove umane. Inoltre, un modello migliorato consentirà la raccolta di dati sempre più informativi nei test pre-clinici, favorendo in tal modo il disegno razionale e la formulazione di candidati entrati nella valutazione clinica. Un’accelerazione e un aumento della sofisticazione dello sviluppo dei vaccino preclinico richiederà quindi l’avvento di modelli più fisiologicamente accurati del sistema immunitario umano, insieme a sostanziali progressi nella comprensione meccanicistica dell’efficacia del vaccino, ottenuto utilizzando questo modello. Crediamo che la migliore opzione possibile disponibile è di utilizzare cellule e/o tessuti umani in un modello funzionale in vitro della fisiologia umana. Non solo questo modellerà più accuratamente le malattie umane, ma eliminerà anche eventuali problemi etici, morali e scientifici connessi all’uso di esseri umani e di animali vivi. Un modello in vitro, denominato “MIMIC” (Modular IMmune In vitro Construct), è stato progettato e sviluppato per riflettere il sistema immunitario umano in un formato basato su pozzetti. Il sistema MIMIC è una metodologia basata sul laboratorio che replica la risposta del sistema immunitario umano. E’ altamente automatizzato, e può essere utilizzato per simulare un test clinico per una popolazione eterogenea, senza mettere a rischio soggetti umani. Il Sistema MIMIC utilizza le cellule immunitarie circolanti di singoli donatori per ricapitolare ogni risposta individuale immunitaria umana, mantenendo l’autonomia del donatore. Così, un sistema di test in vitro è stato creato che è funzionalmente equivalente al sistema immunitario del donatore ed è progettato per rispondere in maniera simile alla risposta in vivo.

[Donald R. Drake III, Inderpal Singh, Michael N. Nguyen, Anatoly Kachurin, Vaughan Wittman, Robert Parkhill, Olga Kachurina, Janice M. Moser, Nicolas Burdin, Monique Moreau, Noelle Mistretta, Anthony M. Byers, Vipra Dhir, Tenekua M. Tapia, Charlotte Vernhes, Jyoti Gangur, T. Kamala, Nithya Swaminathan, and William L. Warren. In Vitro Biomimetic Model of the Human Immune System for Predictive Vaccine Assessments. Disruptive Science and Technology. 2012, 1(1): 28-40.]

Full Text: http://online.liebertpub.com/doi/full/10.1089/dst.2012.0006

Abstract:

Lo sviluppo di vaccini e immunoterapeutici è ostacolata dalla mancanza di appropriati saggi in vitro su cui testare questi composti contro il sistema immunitario umano. Riconoscendo gli elementi cellulari chiave (concentrazione e tipi di cellule, motilità cellulare, media, interazioni multicellulari, cinetica cellulare spaziotemporale, espansione delle cellule, e geometrie) di tessuti immunitari come il linfonodo, abbiamo creduto che avremmo potuto ricapitolare la funzione immunitaria in un modello biomimetico del sistema immunitario umano, chiamato Modular Immune In vitro Construct (MIMIC®).
Descriviamo qui il processo che abbiamo intrapreso per sviluppare il sistema MIMIC prendendo in considerazione i principi di ingegneria di progettazione, la selezione di cellule per popolare il sistema, la funzionalità immunitaria, lo sviluppo di nuovi test anticorpali e automazione della costruzione dei tessuti. Descriviamo anche il nostro approccio verso l’utilizzo sfide importanti, come l’influenza, come esemplari di diverse sfaccettature di immunità per testare e validare il sistema.
Attraverso la valutazione del sistema MIMIC con vari studi sperimentali, abbiamo dimostrato che la piattaforma ha la capacità di replicare i profili di risposta immunitaria umani conosciuti. Per esempio, mostriamo qui che la risposta all’anticorpo indotto dal vaccino contro l’influenza generava in un giovane adulto e nei donatori anziani nel sistema MIMIC può replicare il ben noto stato immunodepresso dei donatori anziani. Come pure, mostriamo la capacità del sistema di generare risposte contro antigeni varianti che sono coerenti con i profili di risposta osservati negli esseri umani, ma non in animali da esperimento. Crediamo che questi studi evidenzino il potenziale del sistema di valutazione delle risposte immunitarie umane MIMIC e suggeriscono che possa servire come una piattaforma ideale per perturbare la ricerca traslazionale, riducendo il tempo e i costi richiesti per portare nuove terapie alla fase clinica e al mercato.

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