Vivisezione o sperimentazione animale? Non è questo il punto

Oggi andremo a commentare un articolo pro-sperimentazione animale, uscito sul Fatto Quotidiano, chiamato “Vivisezione o sperimentazione animale? Andiamo con ordine”.

L’autore afferma:

“Per iniziare, dunque, vorrei che si parlasse di “sperimentazione animale” e non di “vivisezione”. Non per coprire con le parole chissà quali orrori, ma per evitare di evocare immagini al di fuori della realtà. Infatti la vivisezione a cui spesso ci si riferisce con foto orribili, non sempre attendibili, per fortuna non è più legale da tempo.”

Il termine ovviamente non ha alcun significato nella valutazione della validità di un metodo, certamente noi preferiamo parlare di sperimentazione animale, in quanto il vocabolo è più inclusivo ed è universalmente riconosciuto, d’altra parte “vivisezione” può riferirsi alla branca della sperimentazione animale che fa uso della chirurgia. Infatti, addirittura alcuni siti pro-SA ricollegano il termine “vivisection” a questa accezione, riportiamo:

“What does vivisection mean?

The literal meaning of the word vivisection is cutting living flesh. It is not a very accurate description of animal research, as most animal research does not involve surgery. The literal definition could even apply to human surgery. However, many abolitionist groups use the word vivisection to mean all research involving living animals.” [1]

Inoltre, lo stesso Darwin, ai suoi tempi, parla di vivisezione, anche laddove vi fosse stata anestesia, egli infatti dice, in una lettera a sua figlia del 4 gennaio 1875 :

“Your letter has led me to think over vivisection for some hours, and I will jot down my conclusions, which will appear very unsatisfactory to you. […] I would gladly punish severely any one who operated on an animal not rendered insensible, if the experiment made this possible; but here again I do not see that a magistrate or jury could possibly determine such a point. Therefore I conclude, if (as is likely) some experiments have been tried too often, or anaesthetics have not been used when they could have been, the cure must be in the improvement of humanitarian feelings.” [2]

In parole povere, il termine vivisezione, in senso etimologico, può essere utilizzato come sinonimo di chirurgia nell’ambito della sperimentazione animale, indipendentemente dall’utilizzo o meno di anestesia o di altre forme di regolamentazione.

D’altra parte, devo ammettere che non ho mai conosciuto persone che fossero contro la chirurgia nella sperimentazione animale ma a favore del resto della SA.

E’ quindi innegabile che un pro-vivisezione sia pressoché sempre un pro-SA e viceversa.

“oggi gli animali devono vivere in ambienti puliti ed essere trattati con attenzione (ad esempio nella stragrande maggioranza dei casi l’anestesia è obbligatoria); non solo per questioni etiche, ma perché lo stress e la cattiva salute degli animali pregiudicherebbero la validità dei risultati.”

E’ vero, lo stress altera i risultati, d’altra parte lo stress è generato anche dalle pratiche abituali che avvengono nei laboratori, come la manipolazione (vale a dire tutte quelle pratiche routinarie non invasive correlate con l’allevamento e la pulizia degli animali: pulizia delle gabbie, spostamento delle stesse, spostamento degli animali), i prelievi ematici, e le introduzioni di sonde oro-gastriche.
Le alterazioni del sistema immunitario derivanti da queste pratiche variano tra il 20% ed il 100% ed oltre in più rispetto ai valori basali o ai controlli. Tali alterazioni hanno una durata minima di 30 minuti dalla fine della pratica [16]. 
Questo ci dovrebbe far capire ancora di più quanto falsati possano essere i risultati derivanti dalla SA.

“Ma la sperimentazione animale è ancora utile e insostituibile? La risposta della stragrande maggioranza degli scienziati è che funziona ancora (e i Nobel in medicina e fisiologia dell’ultimo secolo lo dimostrano) e al momento, nonostante gli sforzi e i progressi per farne a meno, non siamo in grado di sostituirla totalmente.”

In realtà, lo studio che viene citato, Cressey D. Animal research: Battle scars. Nature. 2011 Feb 24;470(7335):452-3., ha, tra gli intervistati, il 70,3% di sperimentatori animali, il che indica un campione non neutrale.
Se avessimo calcolato solo il 29,7% rimanente, avremmo avuto una percentuale di circa un terzo di contrari all’essenzialità della SA. Ancora una minoranza, ma consistente.
Infine, la domanda verte sull’utilità della SA e non sulla sostituibilità della stessa, il che rende il sondaggio poco utile sul tema delle alternative.

“In ricerca di solito si parte da programmi informatici (ricerca “in silico”) che permettono di selezionare tra un numero enorme di molecole ideali (ad esempio 10 mila) solo quelle decine giudicate interessanti, quindi vi è una fase “in vitro” dove si testano queste molecole su cellule isolate per vedere gli effetti: questi sono i famosi metodi “alternativi” (o meglio complementari).”

Questi non sono i metodi alternativi nella loro globalità, sono solo quelle metodologie approvate dall’ECVAM e inserite nelle linee guida, tuttavia esistono molti altri metodi con ampie potenzialità e non ancora obbligatori, per capirlo basta fare una breve ricerca bibliografica su Pubmed e vedere di persona che non tutte le tecniche in vitro, in silico, che sfruttano la microfluidica, l’organomica, la genomica, ecc. si utilizzano per legge.

“queste molecole arriveranno nell’organo che mi interessa e in quantità adeguata? Come agiranno nelle altre zone? Per queste domande un gruppo di cellule non è sufficiente ed è necessario ricorrere all’uso di organismi interi: i modelli animali.”

Dovremmo in primis chiederlo agli animali, risulta infatti che i dati che ci dà l’animale per la farmacocinetica, ovvero lo studio di come un farmaco viene assorbito, distribuito, metabolizzato ed escreto dall’organismo, siano fuorvianti:

“Il fallimento degli studi di tossicità sugli animali per predire la tossicità del farmaco negli esseri umani, a causa di differenze di specie nel metabolismo e nella farmacocinetica, è illustrato con riferimento all’ antinfiammatorio antivirale terpenoide carbenoxolone, al candidato farmaco antiasmatico FPL 52757, e al farmaco cardiotonico amrinone. La falsa predizione di effetti avversi nell’uomo dalla tossicità manifesta in animali da esperimento, a causa delle differenze tra specie nella farmacocinetica o nell’attività del recettore, è esemplificata con riferimento all’antiepilettico acido valproico, il farmaco hypolipidemic ciprofibrato, il farmaco ulcera antipeptic, l’omeprazolo, e il progestinico linestrenolo.”[3]

In un’altra pubblicazione, il Dr. Seymour ci avvisa:

“[…] composti che avrebbero perfettamente portato a buoni farmaci, sono stati abbandonati a causa della misera farmacocinetica nei modelli animali” [4]

Per quanto riguarda la biodisponibilità, Grass e Sinko affermano, riportando questo grafico:

Full-size image (12 K)

“Three observations can be made: (1) there is no apparent relationship between animal bioavailability and human bioavailability; (2) the number of false negatives is high; and (3) the number of false positives is high.” [5]

Infine, Musther e colleghi arrivano a queste conclusioni:
“The lack of correlation in this extended dataset highlights that animal bioavailability is not quantitatively predictive of bioavailability in human.” [6]

Per quanto r
iguarda invece i metodi alternativi, in questo ambito esistono:

– il simulatore di ADME Simcyp®:
“The Simcyp® population-based absorption, distribution, metabolism and excretion simulator is a platform and database for ‘bottom-up’ mechanistic modelling and simulation of the processes of oral absorption, tissue distribution, metabolism and excretion of drugs and drug candidates in healthy and disease populations. It combines experimental data generated routinely during preclinical drug discovery and development from in vitro enzyme and cellular systems and relevant physicochemical attributes of compound and dosage form with demographic, physiological and genetic information on different patient populations. The mechanistic approach implemented in the Simcyp Simulator allows simulation of complex absorption, distribution, metabolism and excretion outcomes, particularly those involving multiple drug interactions, parent drug and metabolite profiles and time- and dose-dependent phenomena such as auto-induction and auto-inhibition. This review describes the framework and organisation of the simulator and how it combines the different categories of information.” [7]

– Modelli in vitro di intestino e fegato ottimizzati, derivanti dal progetto LIINTOP, per studi di farmacocinetica e farmacodinamica [8]
– Modelli in vitro di biodisponibilità orale [9]
– Le Co-Colture Integrate Discrete Multi Organo (IdMOC): cellule di diversi organi umani (fegato, reni, polmoni, sistema cardiocircolatorio e sistema nervoso) possono essere mantenute vive in settori separati (per rappresentare i vari organi) ma interconnessi (per simulare l’interazione tra gli organi). In questo modo, sostanze che interagiscono con l’organismo e si trasformano possono essere studiate nell’interazione di più organi in tutte le fasi del metabolismo. Alla fine dell’esperimento i diversi settori (organi) possono essere analizzati separatamente per avere informazioni specifiche per ogni organo.

Riportiamo da alcune pubblicazioni i suoi possibili usi:
“The IdMOC system thereby models the in vivo situation, in which multiple organs are physically separated but interconnected by the systemic circulation, permitting multiple organ interactions. The IdMOC system, with either cells or tissue slices from multiple organs, can be used to evaluate cell type-specific or organ-specific toxicity.” [10]
e
“The Integrated Discrete Multiple Organ Co-culture(IdMOC) is a novel in vitro experimental system that allows the evaluation of biological effects of chemicals,with interactions between multiple cell types including endocrine, paracrine, and metabolic interactions.One specific application of IdMOC is the evaluation of metabolism-dependent chemical properties such asmetabolism-dependent toxicity and pharmacology.” [11]

– I Bioreattori Multi-Compartimentali Modulari: si tratta di un sistema innovativo che consente di coltivare più tipi di cellule in camere di coltura interconnesse. Il flusso di sostanze nutritive tra le camere permette di simulare diverse vie metaboliche per indagare e testare modelli biologici multi-compartimentali in vitro.
Le camere modulari, collegate in serie o in parallelo, possono replicare le comunicazioni tessuto/tessuto e tessuto/organi e ricreare modelli in vitro di metabolismo o malattie utilizzando l’approccio organomico.
E’ possibile utilizzare questa metodologia per screening di sicurezza e di tossicità e studi sull’ADME.
Riportiamo da una pubblicazione, alcune delle possibili applicazioni di questa metodologia:
We have suggested that this induction is due to two factors: the circulation of medium which provides a sustainable supply of nutrients, as well as efcient removal of metabolic products, and the mechanical stimulus due to the presence of a low velocity porous or percolative interstitial-like flow which is established through the collagen coating (Vinci et al., 2009). […] In addition, the bioreactor chambers can be connected together in series or in parallel as desired, using different cell types, tissue slices, or scaffolds in order to recreate in vitro models of metabolism or diseases.” [12]

– E’ possibile utilizzare più approcci in vitro per la valutazione delle proprietà ADMET dei farmaci, riportiamo infatti da Li 2004:
“In vitro assays developed for the evaluation of drug-like properties can accelerate the drug development process. The key assays are those for the evaluation of bioavailability, metabolic stability, drug-drug interaction potential, and toxicity. For bioavailability, the human colon carcinoma derived Caco-2 assay is the most widely used, allowing the evaluation of multiple pathways of intestinal absorption including paracellular uptake, transcellular uptake, and transporter-mediated uptake and efflux. For metabolic stability and drug-drug interactions, human liver microsomes, hepatocytes, and cDNA-expressed microsomes are commonly used, with human hepatocytes representing the most complete system, containing all metabolic enzymes and cofactors at physiological level and an intact plasma membrane to allow the modeling of intracellular drug concentrations. Primary human cells from target organs (e.g., human hepatocytes for human hepatotoxicity) should represent the best experimental system for the evaluation of human drug toxicity. These assays, when applied intelligently with their limitations, should greatly facilitate the selection of drug candidates with a high probability of clinical success.” [13]

– Infine, il Microdosing: grazie alla combinazione di microdosing e accelerator Mass Spectrometry (AMS), è possibile analizzare l’effetto delle sostanze di prova direttamente sull’uomo. La sostanza di prova viene somministrata a un dosaggio talmente basso (microdosaggio) da non avere alcun effetto farmacologico e da poter essere dimostrata nel corpo umano solo tramite un’analisi di precisione (AMS). Tramite il conteggio dei singoli atomi l’AMS è in grado di dimostrare anche quantità minime della sostanza in questione presente nei campioni di sangue e di urina. Il prelievo di sangue ripetuto a intervalli regolari permette di seguire il percorso della sostanza. La metabolizzazione, la distribuzione, l’assorbimento e l’eliminazione di una sostanza di prova possono così essere determinati con precisione e affidabilità su persone con diverse condizioni fisiche responsabili di malattie.

Riportiamo da Seymour 2009:

“La spettrometria di massa con acceleratore (AMS) è una tecnica di rivelazione ultrasensibile che può essere usata per quantificare il carbonio 14. Con la somministrazione di piccole quantità di sostanze marcate con il carbonio-14 l’AMS può essere utilizzato per ottenere dati clinici umani nelle fasi iniziali del processo di sviluppo dei farmaci. Tali studi : a) possono essere utili per capire la farmacocinetica umana utilizzando la tecnica del microdosing; b) sono in grado di fornire informazioni sul metabolismo umano, per […] identificare metaboliti umani unici o sproporzionati durante la fase 1, e c) sono in grado di fornire dati di farmacocinetica umani fondamentali, tra i quali la biodisponibilità assoluta, favorendo un design di studio scientificamente ottimale e conveniente. Avere a disposizione questi dati clinici il prima possibile potrà portare a migliorare il processo decisionale e quindi ridurre i tempi e i costi coinvolti nel processo di sviluppo dei farmaci.” [4]

Ovviamente alcune di queste metodologie, se utilizzate in maniera isolata, hanno diverse limitazioni, d’altra parte è sempre consigliabile integrare tra loro più test per ottenere un risultato migliore, infatti “[…] la combinazione di strumenti con forze complementari, come un test sensibile e un test specifico, può superare le debolezze. La sperimentazione integrata, specialmente
usando diverse tecnologie, è più promettente”
[14]

“Ma come può un topo essere considerato uguale a un umano? Semplicemente non lo è (non siamo topi da 70 Kg) e per questo si parla di “modello”. Siamo, però, sufficientemente simili a livello evolutivo da condividere molte delle caratteristiche di organi e apparati.”

Qui si sta parlando di processi conservati tra le specie durante l’evoluzione, i cosiddetti caratteri conservativi. Tuttavia, il concetto di processo conservativo deve essere esaminato nel contesto che gli animali umani e non-umani sono sistemi evoluti, complessi e adattivi. Gli animali (uomo compreso) sono infatti tipici esempi di sistemi complessi a molti livelli, dotati di proprietà emergenti, modulari e non lineari, e dato che gli animali non-umani sono esempi di sistemi viventi che sono differentemente complessi dagli umani, una perturbazione nel sistema complesso S1 che provoca un effetto A, non necessariamente porterà allo stesso effetto A nel sistema complesso S2, a prescindere da quanto “simili” possano essere i sistemi S1 ed S2.
Difatti, mentre nello studio dei processi biochimici di base non c’è bisogno di “scomodare” l’organismo intero nella sua complessità in quanto l’esame del processo conservato avviene allo stesso livello di organizzazione o nello stesso modulo ed è soggetto di studio del riduzionismo, l’uso del modello animale quale modello causale analogo (CAM), ovvero come modello predittivo per l’Uomo nello studio di patologie umane complesse, reazione a farmaci e vaccini, dispositivi, xenobiotici, ecc, implica spesso che il tratto o la risposta in fase di studio sia situato a livelli più alti di organizzazione, si trovi in un modulo diverso, o sia influenzato da altri moduli e dunque la mera presenza di processi conservati tra le specie diviene insufficiente per l’estrapolazione dei dati all’Uomo [15].

Come mai allora, come molti affermano, il 92% dei farmaci che hanno successo sugli animali non superano le fasi successive? Più che un limite è l’obiettivo di ogni sperimentazione: scartare le molecole dannose, inutili o non diverse da quelle già in commercio.”

Questo è un modo diverso per affermare che il 92% di fallimenti sia un buon risultato, d’altra parte, sebbene sia vero che senza alcuna protezione ci sarebbe il rischio di immettere farmaci tossici sul mercato e che è meglio una scarsa protezione che nessuna protezione, una metodologia così limitata come la SA rischia di far scartare farmaci potenzialmente utili sull’uomo ma dannosi sull’animale e, come dimostra il dato, non ci protegge adeguatamente dalle sostanze nocive.
Pertanto, è necessario rendersi conto che l’animale va al più presto sostituito e che si devono investire sempre più risorse nell’implementazione e nello sviluppo delle metodologie avanzate, piuttosto che continuare a difenderlo a spada tratta senza se e senza ma.

Bibliografia

[1] http://understandinganimalresearch.org.uk/resources/faqs

[2] http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=A485&pageseq=1

[3] Eason CT, Bonner FW, Parke DV, The importance of pharmacokinetic and receptor studies in drug safety evaluation, Regul Toxicol Pharmacol. 1990 Jun;11(3):288-307.

[4] Seymour M, The best model for humans is human — how to accelerate early drug development safely, Altern Lab Anim. 2009 Sep;37 Suppl 1:61-5.

[5] Grass GM, Sinko PJ. Physiologically-based pharmacokinetic simulation modelling. Adv Drug Deliv Rev. 2002 Mar 31;54(3):433-51.

[6] Musther H, Olivares-Morales A, Hatley OJ, Liu B, Rostami Hodjegan A. Animal versus human oral drug bioavailability: Do they correlate? Eur J Pharm Sci. 2013 Aug 26.

[7] Jamei M, Marciniak S, Feng K, Barnett A, Tucker G, Rostami-Hodjegan A. The Simcyp population-based ADME simulator. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2009 Feb;5(2):211-23. doi: 10.1517/17425250802691074.

[8] 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.

[9] Li C, Liu T, Cui X, Uss AS, Cheng KC. Development of in vitro pharmacokinetic screens using Caco-2, human hepatocyte, and Caco-2/human hepatocyte hybrid systems for the prediction of oral bioavailability in humans. J Biomol Screen. 2007 Dec;12(8):1084-91. Epub 2007 Nov 7.

[10] 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.

[11] Aarti R. Uzgare and Albert P. Li New Paradigm in Toxicity Testing: Integrated Discrete Multiple Organ Co-cultures (IdMOC) for the Evaluation of Xenobiotic Toxicity. ALTEX: Current Proceedings: Vol 2, No. 1: 39-46.

[12] Mazzei D, Guzzardi MA, Giusti S, Ahluwalia A. A low shear stress modular bioreactor for connected cell culture under high flow rates. Biotechnol Bioeng. 2010 May 1;106(1):127-37.

[13] Li AP. In vitro approaches to evaluate ADMET drug properties. Curr Top Med Chem. 2004;4(7):701-6.

[14] Hartung T. Food for thought… on animal tests. ALTEX. 2008;25(1):3-16.

[15] Greek R, Rice MJ. Animal models and conserved processes. Theor Biol Med Model. 2012 Sep 10;9:40.

[16] Balcombe J, Barnard N, Sandusky C. Laboratory routines cause animal stress. Contemp Top Lab Anim Sci 2004; 43(6): 42-51.

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...