Si chiama “Vice” – VIrtual Mirror Cell – la nuova tecnologia destinata a innovare lo sviluppo di farmaci e pesticidi. Lo “specchio virtuale” è al centro del progetto italiano triennale Tox-Free che incassa un finanziamento di 3 milioni da parte dell’Unione nell’ambito del programma Horizon 2020. Capofila l’Iit-Istituto Italiano di Tecnologia.
Come funziona lo “specchio virtuale”
Il nuovo dispositivo sarà in grado di rilevare la tossicità di farmaci e altre sostanze, quali i pesticidi, nella fase iniziale della loro sperimentazione. L’obiettivo è quello di valutarne la neurotossicità e la cardiotossicità studiando le cellule.
Lo specchio virtuale registra l’immagine dei punti fluorescenti che indica la risposta cellulare alle sostanze. Questa nuova tecnica sarà realizzata in vitro come altre metodologie attuali utilizzate per le valutazioni tossicologiche, ma non sarà invasiva e permetterà quindi di monitorare il campione biologico per lunghi periodi. Grazie a questo nuovo metodo, i ricercatori mirano a registrare i segnali elettrici provenienti da cellule neuronali e cardiache umane, permettendo così di valutare gli effetti acuti e – per la prima volta – cronici di diverse sostanze sulla salute umana.
Chi sono i partecipanti al progetto
Il progetto TOX-Free durerà 3 anni e il suo consorzio coinvolge partner accademici e industriali. Coordinatore del progetto è il ricercatore Michele Dipalo, del Laboratorio di Plasmon Nanotechnologies dell’IIT di Genova, guidato da Francesco De Angelis. Dipalo e De Angelis sono tra i fondatori della start-up di IIT Foresee Biosystems, volta alla realizzazione di strumenti innovativi per valutare con maggior accuratezza la sicurezza dei farmaci prima della loro commercializzazione.
Il consorzio comprende 5 partner: oltre all’Iit (che svilupperà il biosensore Vice), i centri di ricerca “NMI – Naturwissenschaftliches und Medinizinisches Institut an der Universitaet Tuebingen” (Germania) e la “Universitat Konstanz” (Germania) convalideranno la tecnologia testandola con modelli cellulari, “ChanPharm GmbH” (Austria) testerà la tecnologia in alcuni screening tossicologici simulando esperimenti standard in vitro, “Multi Channel Systems MCS GMBH” (Germania) svilupperà l’elettronica e il software di gestione del biosensore Vice.
Innovazione nella farmaceutica
La tossicità dei farmaci a livello cardiaco o neurologico è causa di ritiro dal mercato di circa il 60% dei nuovi farmaci nelle fasi di sviluppo o post-marketing. Tale valutazione, infatti, avviene nelle fasi iniziali del processo di realizzazione di un farmaco, determinando se una data sostanza può uccidere o degradare il funzionamento delle cellule. In caso contrario, il processo prosegue. Tuttavia, le tecniche in vitro attuali per le valutazioni tossicologiche presentano alcuni limiti. I test mancano di accuratezza o sono estremamente precisi ma il loro risultato può solo valutare la reazione immediata delle cellule, lasciando dubbi sugli effetti collaterali a lungo termine delle sostanze.
L’approccio Tox-Free si basa su una tecnica di test in vitro, non invasiva per il campione biologico, progettata in modo che la valutazione della cardiotossicità e della neurotossicità di farmaci e altre sostanze tossiche venga realizzata con accuratezza e sul lungo periodo. È possibile quindi osservare le cellule che interagiscono con la sostanza per settimane, registrando puntualmente la loro risposta.
La risposta delle cellule viene registrata attraverso il biosensore Vice: si tratta di una camera microfluidica dove l’attività elettrica delle cellule durante l’interazione con la sostanza, è tradotta in punti luminosi attraverso l’uso di fluorofori. Questa camera microfluidica assolverà la funzione di uno “specchio” che riprodurrà e registrerà le reazioni delle cellule. Inoltre, non interagirà con le cellule impedendo la contaminazione delle cellule analizzate: questo è un aspetto vitale per assicurare la possibilità di una valutazione a lungo termine degli effetti collaterali.
Il biosensore potrà trovare applicazioni dirette in tossicologia, farmacologia e biologia di base. Più specificamente, la tecnologia sarà indirizzata ai laboratori di farmacologia e a quelle aziende che intendono sviluppare nuovi farmaci o pesticidi o testare i loro prodotti esistenti.
