Come l’IA e i mini‑organi potrebbero sostituire i test sugli animali per i farmaci

Al Children’s Mercy Hospital di Kansas City, i ricercatori hanno creato qualcosa di straordinario: piccoli “cuori” coltivati in laboratorio che battono. Visibili solo al microscopio, questi mini organi, chiamati organoidi, possono essere ottenuti in pochi giorni dalle staminali del paziente e consentono ai medici di selezionare il farmaco più adatto alla sua condizione, evitando mesi di tentativi inefficaci.

Sono anche il fulcro del futuro dei test farmacologici e, un giorno, potrebbero segnare la fine dei ratti da laboratorio.

La fine dei testi sugli animali?

I test sugli animali sono obbligatori per legge dal 1937, quando una nuova formulazione di un antibiotico comune conteneva un ingrediente tossico che causò la morte di oltre 100 persone. Un secolo dopo, farmaci vengono ancora ritirati nonostante i test su animali dimostrassero la loro sicurezza. Ora, politici, scienziati e imprenditori spingono verso metodi più accurati per testare i farmaci prima delle sperimentazioni umane — risparmiando potenzialmente vite e miliardi di dollari.

Nel 2022, un team ha testato 27 composti ritenuti sicuri dagli animali, ma poi rivelatisi tossici negli umani, usando una tecnologia chiamata organ-on-a-chip. Questi dispositivi elettronici contengono cellule che simulano il funzionamento di un organo. I ricercatori hanno scoperto che organi del fegato su chip predicevano accuratamente i composti pericolosi, un progresso che potrebbe far risparmiare all’industria oltre 3 miliardi di dollari all’anno.

Oltre alla sicurezza, il costo è un altro incentivo per abbandonare i test animali. Oggi le aziende spendono oltre 2 miliardi di dollari per sviluppare un singolo farmaco e l’intero settore spende quasi 300 miliardi all’anno in ricerca e sviluppo. Nonostante questo investimento, oltre il 90% dei candidati farmaci fallisce: un processo inefficiente che contribuisce ai prezzi altissimi dei farmaci approvati.

Dati più affidabili

I test su animali, che per molti farmaci rappresentano il passo iniziale, sono una causa chiave di inefficienza: non sono sufficientemente accurati e spesso inducono gli scienziati in vicoli ciechi costosi. Come dicono frequentemente: la maggior parte delle malattie si cura nei topi.

“Chiaramente non otteniamo informazioni realistiche dagli animali, perché tutto ciò che arriva alla fase clinica ha prima superato i test sugli animali, giusto?” ha dichiarato Ali Afshar, ceo della londinese Mytos, azienda che sviluppa un sistema automatizzato per coltivare cellule umane e testare farmaci, riducendo la variabilità tra campioni.

In modo convenzionale, le colture cellulari vengono fatte manualmente causando incoerenze; automatizzarle offre dati più affidabili e libera tempo ai ricercatori. Mytos, fondata nel 2016 con investimenti per circa 29 milioni di dollari, vende alle aziende farmaceutiche colture cellulari per malattie per cui i modelli animali non corrispondono alla realtà umana.

Organoidi e colture cellulari sono alcune delle soluzioni che la FDA propone per eliminare i test sugli animali, a partire dagli anticorpi monoclonali—utili contro tumori, Morbo di Crohn o COVID—difficili da testare sui topi e più costosi da testare su primati, spesso con risultati ingannevoli per la sicurezza umana. Nell’aprile scorso, la FDA ha suggerito l’uso di queste alternative per dimostrare la sicurezza di tali composti.

Questo è reso possibile grazie al FDA Modernization 2.0 Act, firmato dal Presidente Biden nel 2022, che elimina l’obbligo dei test sui viventi quando ci sono dati affidabili provenienti da simulazioni o mini-organi accettati dai regolatori. La legislazione semplifica anche l’approvazione di farmaci biologicamente simili a prodotti già in commercio. L’iniziativa bipartisan prosegue con i NIH che sostengono finanzimenti coordinati allo sviluppo di queste tecnologie.

Le startup del settore

Tuttavia, ogni metodo alternativo ha dei limiti. Gli organoidi, spiega Julie Frearson, chief scientific officer di Charles River Laboratories, pur utili, offrono una visione limitata: non mostrano effetti sistemici e hanno durata breve, rendendo difficile prevedere l’impatto a lungo termine di un farmaco.

La startup Gordian Biotechnology, di San Francisco, propone una soluzione: la mosaic screening, che permette di testare terapie geniche su più cellule in un solo animale grazie a modifiche genetiche localizzate. Questo consente di usare modelli più simili all’uomo (come i cavalli) a costi contenuti. Fondata con 170 milioni di finanziamenti, Gordian sviluppa terapie per patologie legate all’età come osteoartrite e steatosi epatica.

“La sfida clinica che ogni biotech affronta è che né gli animali né gli organoidi o le cellule sono uguali agli esseri umani”, afferma Francisco LePort, ceo di Gordian. “Non puoi sapere cosa funziona in un essere umano finché non lo provi su un essere umano.”

Migliorare gli organoidi è essenziale. Vivodyne, startup con sede a San Francisco che ha raccolto 40 milioni di dollari in Series A, sviluppa organoidi complessi dimensionati come veri organi e capaci di far circolare fluidi sanguigni. Il CEO Andrei Georgescu sostiene che ciò migliorerà la predizione della risposta ai farmaci già nelle fasi iniziali dello sviluppo.

Anche l’intelligenza artificiale è nel mix: le normative del 2022 della FDA e NIH riconoscono l’IA come potenziale alternativa ai test sugli animali. Ma la simulazione dell’interazione tra farmaco e corpo umano richiede ancora progressi. “Al meglio comprendiamo il 10–15% dei fondamenti della biologia,” dice Najat Khan, chief R&D officer di Recursion, impresa che usa modelli IA in sperimentazioni oncologiche umane.

Parallel Bio, con sede a Cambridge, usa IA per modellare il sistema immunitario umano su organoidi derivati da nodi linfatici di pazienti con diverse caratteristiche. La società vuole spostare la scoperta farmaceutica verso modelli più rilevanti per l’uomo, anziché su animali, afferma il ceo Robert DiFazio.

Ammette che la tecnologia forse non eliminerà del tutto i test animali, ma l’allineamento tra attori politici e scientifici rende il progetto energizzante:“Questa è una delle rare iniziative bipartisan. Il pubblico capisce che è uno dei motivi per cui i farmaci costano tanto e perché è così difficile sviluppare nuovi medicinali”.

L’articolo Come l’IA e i mini‑organi potrebbero sostituire i test sugli animali per i farmaci è tratto da Forbes Italia.