Il computer può sostituire la sperimentazione animale?

La sperimentazione in silico come futura alternativa e come occasione per l’Italia

In uno studio  dell’Università di Oxford pubblicato lo scorso settembre, una simulazione al computer sugli effetti collaterali di un farmaco cardioattivo, ha dato risultati migliori rispetto a quelli provenienti dalla sperimentazione animale.

In particolare, la previsione di pericolosi effetti indesiderati come l’aritmia su un essere umano virtuale, è stata migliore (89%) rispetto a quella ottenuta in laboratorio con test sui conigli (75%).

Dai tempi di Ippocrate e Galeno fino alle più recenti scoperte, l’utilizzo di modelli animali è stato fondamentale per rivoluzionare il mondo farmacologico, fisiologico e biomedico, salvando in sostanza milioni e milioni di vite.

Uno dei motivi per cui si ricorre all’utilizzo di cavie animali è quello di consegnare ai pazienti un farmaco il più sicuro possibile. Per questo, ogni anno milioni di animali sono impiegati per rilevare possibili rischi ed effetti collaterali di nuove sostanze farmacologicamente attive.

La sperimentazione animale è fino ad ora la strategia più affidabile e sicura per la ricerca farmacologica, tuttavia, è costosa sia in termini di tempo che di denaro, oltre ad essere per molti controversa.

Comunque la si pensi, c’è da fare su questo punto una doverosa precisazione: molte associazioni animaliste, di cui la più importante è la LAV, dichiarano di battersi contro la vivisezione, come sinonimo di sperimentazione animale, utilizzando però questo termine in modo improprio e strumentale. La vivisezione vera e propria non viene più praticata.

Lo sviluppo di un nuovo farmaco è un processo complesso, altamente costoso, altamente controllato e articolato in diverse fasi. Prima di approdare alla sperimentazione clinica, che prevede tre step consequenziali di somministrazioni su pazienti umani (da poche decine di volontari sani nella Fase 1 a migliaia di pazienti nella Fase 3), per osservare l’attività potenzialmente terapeutica e la tossicità di un principio attivo, si svolge un’intensa attività preclinica.

In laboratori specializzati, la molecola d’interesse viene fatta interagire con colture cellulari o microrganismi in provetta, nei test in vitro.

Quando si è appurato che gli effetti potenzialmente terapeutici sono effettivi, si procede con la sperimentazione su cavie animali, nei test in vivo.

Sul modello di queste due espressioni in pseudolatino, negli ultimi anni se ne è coniata un’altra: la sperimentazione in silico.

Come già successo per battezzare la Silicon Valley, si è fatto riferimento al silicio, il principale componente dei chip e microchip di computer e smartphone. Questa denominazione comprende tutte le procedure di simulazione con calcolatori elettronici dell’andamento dei sistemi biologici, siano essi poche cellule oppure interi organi (come nello studio di Oxford).

La sperimentazione in silico nacque proprio ad Oxford nel 1960, sempre su uno studio sul cuore. Il biologo inglese e padre della biologia computazionale Dennis Noble, che guidò la ricerca, inserì le equazioni che descrivono l’attività nervosa del cuore, in un sistema di calcolo computazionale e le integrò con approssimazioni numeriche ottenute da risultati sperimentali.

Le simulazioni in silico si avvalgono di sofisticati modelli matematici che riproducono il sistema organico su cui si concentra la ricerca, utilizzando una quantità enorme di informazioni sperimentali conservate in banche dati biochimiche e biologiche. Grazie a tali dati, oggi i ricercatori possono avere a disposizione strutture primarie di qualsiasi gene o proteina, con una facilità che ai tempi del prof. Noble era semplicemente impensabile.

I potenziali vantaggi sono molto evidenti: si potranno prevedere gli effetti farmacologici di un principio attivo, eventuali effetti collaterali, migliorare sicurezza ed efficacia e ridurre l’utilizzo degli animali nella ricerca.

Al momento però, i modelli in silico hanno numerose limitazioni. La principale riguarda la previsione di un’esposizione cronica ad una sostanza, che può avere effetti cancerogeni, oppure interferire con il sistema riproduttore o con lo sviluppo, o altre imprevedibili conseguenze.

Inoltre, parlando di bioetica, se da un lato si intravede la soluzione al problema dell’utilizzo di cavie animali, dall’altro se ne presenterebbero di nuovi, sui quali prendere posizione risulta più difficoltoso. È giusto ridurre la risposta di un paziente alla sola componente farmacocinetica e fisiologica ed ignorare quella,comunque influente, emotiva e psicologica? La quantità di informazioni necessarie sarà in futuro infinitamente superiore ad ora, ma come si riuscirà a garantire la privacy dei pazienti i cui dati saranno pubblicamente accessibili? Chi deciderà quali dati andranno a riempire gli immensi database e quali no? In che modo le strutture giuridiche riusciranno ad evitare una lacuna legislativa sul tema? Probabilmente solamente pensare alle risposte è ancora prematuro.

Quello che sappiamo per certo al momento è che sperimentazione animale è ancora sinonimo di sperimentazione scientifica. Se le agenzie regolatorie (almeno in UE) impediscono l’utilizzo di cavie animali per i prodotti cosmetici, con un ruolo di primo piano dei test in vitro e in silico, in ambito farmaceutico i test animali sono ancora obbligatori e strettamente regolamentati in tutto il mondo, con linee guida per un utilizzo il più possibile etico.

Per quanto riguarda l’Italia, quella che regola la sperimentazione animale è la legge più restrittiva di tutta l’Unione Europea (e per cui la stessa UE ha avviato una procedura di infrazione). Se da un lato negli ultimi anni, lo Stato ha arginato con fermezza la corrente antiscientifica contraria ai vaccini, nel caso della sperimentazione animale, lo spirito empirista dei legislatori è venuto meno, tanto da spingere la comunità scientifica a chiederne con forza una proroga (entrerà in vigore nel 2020). In questo articolo di Massimiliano Saltori su The Vision, vengono analizzate tutte le restrizioni e gli ostacoli con cui i ricercatori del nostro Paese dovranno fare i conti rispetto ai loro colleghi europei. Per ovviare all’utilizzo di cavie si fa riferimento ad “approcci alternativi” senza però entrare nel merito. Il più credibile di questi “approcci”, a medio e lungo termine, è sicuramente la sperimentazione in silico, sulla quale potrebbero e dovrebbero concentrarsi investimenti e sensibilizzazioni, fermo restando il fatto che il superamento del modello animale richiederà diversi decenni. I corsi di studio di scienze computazionali dovrebbero essere potenziati e pubblicizzati, si potrebbe creare attrattiva verso questo affascinante settore attraverso delle borse di studio ed altre agevolazioni economiche, si potrebbero incoraggiare le collaborazioni tra il campo medico ed informatico, ad esempio affiancando ad ogni gruppo di ricerca biomedica un team che si occupi della simulazione computazionale.

Se come Paese abbiamo proprio deciso di imboccare una strada diversa da quella tradizionale nel campo della ricerca medica, sarebbe bello presentarsi al mondo come pionieri dell’approccio del futuro, e non solamente come vittime dell’ideologia.

Sull’Autore

Studente di Scienze Biologiche, appassionato di sostenibilità, natura e innovazione.

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