Prezzo per la ricerca senza sperimentazione animale

Bioprinting pulito: stampa 3D di modelli di organi – senza alcuna componente animale, questo è l'obiettivo del progetto di ricerca nel gruppo di lavoro del Prof. Dr. Jens Kurreck. (© TU Berlin / Jens Kurreck)

Dalla mano della Dr. Tamara Zietek, Ärzte gegen Tierversuche, riceve il Prof. Dr. Jens Kurreck, Professore di Biochimica Applicata presso la TU Berlino, il Herbert-Stiller-Förderpreis. (© Foto-Digital-Studio Marcus Müller)

La ricerca medica è costantemente alla ricerca di metodi che evitino l'uso di animali. Le colture cellulari e soprattutto le colture di tessuti 3D realizzate con la biostampa offrono un grande potenziale. Spesso però si trascurano il fatto che la cosiddetta biotinta, utilizzata per stampare modelli di organi, o i mezzi di coltura impiegati contengono numerose componenti animali come il siero fetale di vitello (FKS) o la gelatina. L'associazione Medici contro gli esperimenti sugli animali ha recentemente premiato un progetto di Dr. Johanna Berg e Prof. Dr. Jens Kurreck, responsabile del settore di Biochimica Applicata presso la TU di Berlino, con il Herbert-Stiller-Förderpreis. Nel progetto si sviluppa una procedura di "Bioprinting Pulito". L'obiettivo è la stampa di modelli di organi umani completamente senza l'uso di prodotti animali.

Secondo una stima dell'European Biomedical Research Association del 2017, ogni anno vengono uccisi tra uno e due milioni di vitelli per produrre circa 800.000 litri di siero fetale di vitello, utilizzato a livello mondiale nella ricerca. "Il FKS è ancora considerato lo standard d'oro per l'impiego in mezzi nutritivi per colture cellulari, ma anche per la biotinta nella biostampa di organi, poiché fornisce alle cellule tutti gli ormoni, fattori di crescita, proteine, aminoacidi, minerali e oligoelementi necessari per la loro sopravvivenza", spiega Johanna Berg. Oltre al FKS, le biotinte spesso contengono anche Matrigel, una sorta di gel di supporto derivato da topi precedentemente infettati con un determinato tumore. Il Matrigel serve come base di crescita per le cellule coltivate.

Un focus della ricerca di Jens Kurreck e del suo team riguarda l'istituzione e lo studio di modelli di organi di polmoni e fegato per la ricerca medica — con l'obiettivo di sostituire gli esperimenti sugli animali. Per farlo, si affidano all'uso di mezzi nutritivi e biotinte. "Per questo ci è sembrato naturale sviluppare una procedura completa che non richieda sostanze che necessitino di essere ottenute dall'uccisione di animali", spiega il biochimico. Esistono già mezzi nutritivi chiamati "definiti chimicamente", privi di componenti animali. Tuttavia, in primo luogo, non sono applicabili in modo così ampio — ogni coltura cellulare deve essere adattata singolarmente. Inoltre, finora questi mezzi non funzionano ancora così bene come il FKS. I mezzi definiti chimicamente contengono una miscela di biopolimeri non animali in una composizione esattamente dosata. "Uno svantaggio dei mezzi attuali: le colture cellulari devono adattarsi specificamente a ogni mezzo, e questo di solito richiede alcune settimane. Inoltre, mancano di alcune proprietà di cui abbiamo bisogno per la stampa 3D di modelli di organi", spiega Jens Kurreck.

I ricercatori intendono utilizzare il Herbert-Stiller-Förderpreis dell'associazione Medici contro gli esperimenti sugli animali, del valore di 20.000 euro, per sviluppare una biotinta per modelli di organi di polmoni e fegato, in cui siano sostituiti sia il FKS che il Matrigel e la gelatina. "Partiamo da sostanze di base note e nei prossimi due anni sperimenteremo con l'aggiunta e la quantità di vari biopolimeri, fattori di crescita, proteine, ecc.", afferma Johanna Berg. "Per noi è importante non solo che la biotinta mantenga in vita le cellule, ma anche che durante la manipolazione, nel processo di stampa e successivamente nel modello di organo, soddisfi vari criteri scientifici e tecnici."

Un mezzo chimicamente definito avrebbe, oltre al benessere animale, anche altri vantaggi rispetto al FKS: "Curiosamente, la composizione esatta del FKS non è ancora nota. Varia molto a seconda della provenienza. Quindi non è standardizzabile. Ciò significa che, per motivi di comparabilità, gli esperimenti dovrebbero sempre essere condotti con la stessa partita, cosa spesso non possibile. Inoltre, il FKS presenta sempre il rischio di essere infettato da agenti patogeni animali, rendendolo inadatto per applicazioni terapeutiche sull'uomo", spiega Johanna Berg. Problemi che non si presentano nell'uso di sieri privi di componenti animali.