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Intestinal Lipoidal Nanostructures - A Lipid Bridge to Increased Drug Delivery

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Realizzare un intestino virtuale per mettere a punto formulazioni di nuovi farmaci

Comprendere ciò che si verifica nell’intestino è fondamentale per il successo dei farmaci orali. Un sofisticato modello che simula molteplici processi biochimici simultanei potrebbe essere un valido aiuto in tal senso.

Salute

La conoscenza di ciò che accade a un farmaco dopo l’ingestione ha ripercussioni importanti su precisione ed efficienza del dosaggio. La maggior parte delle molecole farmacologiche ad oggi scoperte sono lipofile e risentono di scarsa solubilità in acqua, il che comporta notevoli sforzi rivolti alla progettazione di formulazioni differenti in grado di agevolarne una somministrazione efficace. È questo l’obiettivo a cui si è rivolto il progetto INTESTINANOS, finanziato dall’UE, attraverso lo sviluppo di un sistema in vitro in grado di modellizzare fedelmente i processi che si verificano internamente all’intestino. Il dispositivo fisico è integrato da una simulazione molecolare avanzata che offre strumenti di calcolo volti a esaminare, comprendere e riprogettare le formulazioni. La solubilità di un farmaco nell’intestino è il fattore chiave della sua biodisponibilità per l’ospite. «Più elevata è la sua solubilità nel fluido gastrointestinale, maggiore è la permeazione del farmaco nell’intestino», spiega Christel Bergström, coordinatrice del progetto. Le molecole farmacologiche lipofile potrebbero essere formulate con i lipidi per aumentare la quantità disciolta a livello intestinale. Nell’intestino, la bile aiuta a solubilizzare grassi e lipidi, formando globuli noti come micelle. Le molecole lipofile, tra cui i farmaci, entrano quindi a far parte di questi complessi e la disponibilità all’assorbimento dipenderà, tra le altre cose, dal processo digestivo.

Strumenti mancanti

Prima del progetto INTESTINANOS, i sistemi esistenti hanno modellizzato questi processi in parallelo, conducendo singoli esperimenti separati. «Quando ho iniziato, non erano disponibili tecniche per comprendere la distribuzione e le prestazioni avanzate dei farmaci nel tratto gastrointestinale», afferma Bergström, «una lacuna considerevole nella serie di strumenti volti a comprendere il comportamento delle formulazioni dopo l’ingestione». Questa carenza ha portato a previsioni imprecise, come la possibile precipitazione di un farmaco fuori dalla soluzione, mentre in realtà veniva assorbito nel sangue. «Questi modelli non erano collegati alle dinamiche del sistema, non erano rappresentazioni corrette della realtà in vivo», sottolinea Bergström. «Abbiamo voluto esaminare tutto questo contemporaneamente». Presso l’Università di Uppsala in Svezia, il gruppo di Bergström ha condotto uno studio che ha modellizzato i processi di rilascio, digestione e permeazione dei farmaci in modo simultaneo, in forma di esperimenti concentrati sui lipidi, per esaminare l’interazione dinamica delle micelle con i sistemi enzimatici. Con il contributo dei ricercatori della KU Leuven, il gruppo del progetto ha realizzato cinque intestini virtuali per riflettere la variabilità esistente tra le persone. «Per il momento, disponiamo solo di modelli di europei sani, in base al tipo di popolazione a cui gli scienziati della KU Leuven avevano accesso», afferma Bergström, aggiungendo che il gruppo si augura ora di poter creare modelli differenziati per popolazioni etniche, fasce d’età e gruppi di pazienti, come quelli di soggetti affetti da malattia infiammatoria intestinale.

Commercializzazione

Il loro sofisticato modello intestinale è oggi in fase di commercializzazione attraverso una società spin-out, Enphasys. «Attualmente stiamo cercando di miniaturizzarlo e renderlo applicabile alla gestione automatizzata e idoneo a un rendimento medio», afferma Bergström. Il lavoro è stato sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca. «Disporre di una sovvenzione abbastanza corposa da poter coinvolgere una massa critica di ricercatori è stato fondamentale per il successo del programma», osserva Bergström. «Si tratta di solide basi per affrontare interrogativi impegnativi. Sul piano personale, è stato un fattore determinante per il mio attuale posizionamento come ricercatore e ha aperto diverse porte». Uno dei gruppi di Bergström si è aggiudicato una sovvenzione di consolidamento del CER per continuare la ricerca in nuove direzioni, quali lo sviluppo mirato di farmaci orali per giovani affetti da malattia infiammatoria intestinale. «Ad Uppsala abbiamo creato un gruppo molto solido a partire da questa sovvenzione, in modo da continuare a porre domande difficili in modo interdisciplinare» conclude Christel Bergström.

Parole chiave

INTESTINANOS, intestino, farmaco, lipofilo, digestione, Enphasys, solubilità, molecolare, computazionale, dosaggio

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