Un intestino artificiale per la sostenibilità degli allevamenti ittici
Il pesce è una fonte alimentare sana, che viene consumata in modo diffuso; ciononostante, i pesci d’allevamento vengono alimentati con olio e farina di pesce, normalmente ottenuti dalla produzione di specie più piccole e oleose, il che pone problemi a livello di sostenibilità per l’acquacoltura moderna, un settore alla ricerca di fonti di alimentazione alternative che offrano una qualità nutrizionale sufficiente. Il metodo convenzionalmente impiegato per valutare gli effetti nutrizionali e sanitari dei mangimi di nuova concezione prevede il sacrificio di animali per essere portato a termine, mentre anche i metodi alternativi non distruttivi richiedono diverse prove in vivo per essere calibrati. La piattaforma Fish-AI(si apre in una nuova finestra), sviluppata con il sostegno dei finanziamenti dell’UE, è un intestino artificiale che si avvale della tecnologia delle cellule staminali al fine di valutare non solo il valore nutrizionale, ma anche l’effetto di mangimi completi o di singoli componenti degli stessi sulla salute della parete intestinale, riducendo in tal modo il numero di animali da sacrificare e disponendo del potenziale per migliorare lo sviluppo di nuove fonti di mangimi. «Il sistema è molto utile perché fornisce indizi sui meccanismi che causano o, eventualmente, prevengono danni difficili da studiare nell’intero organismo», spiega Fulvio Gandolfi(si apre in una nuova finestra), docente presso il Dipartimento di scienze agrarie e ambientali dell’Università di Milano.
Sviluppare un intestino artificiale
La piattaforma Fish-AI è formata da una camera superiore che imita il lume intestinale e da una inferiore che rappresenta il flusso sanguigno, separate da una membrana che funge da parete intestinale sulla quale crescono le cellule epiteliali intestinali e, in alcuni casi, anche quelle stromali. Il progetto ha isolato due linee cellulari stabili che conservano le numerose caratteristiche distintive tipiche dei due tratti dell’intestino e possono fornire una panoramica dell’intero organo. Quindi, il team di ricercatori ha sviluppato alcuni prototipi che imitano il più possibile le condizioni delle cellule intestinali e ha infine condotto prove parallele raffrontando gli stessi mangimi in vivo e in vitro.
Creare linee cellulari intestinali di successo
Il progetto ha prodotto diversi risultati importanti, tra cui lo sviluppo di nuove linee cellulari dell’intestino della trota iridea. «Negli ultimi quattro anni, le linee hanno dimostrato di essere stabili e in grado di mantenere importanti proprietà fisiologiche», osserva Gandolfi. L’équipe ha sviluppato due prototipi affidabili in cui queste cellule sono in grado di differenziarsi completamente (maturare) e generare dati utili. Nella parte finale del progetto, la squadra ha effettuato una prova completa in collaborazione con Skretting Aquaculture Innovation(si apre in una nuova finestra), un importante attore globale nel campo della produzione di mangimi, testando tre diete note e due formulazioni sperimentali sia in vivo che in vitro, per poi presentare i risultati in dettaglio nell’ambito del workshop conclusivo(si apre in una nuova finestra). «Siamo stati molto soddisfatti di aver dimostrato che il sistema forniva informazioni significative e affidabili, utilizzabili in un contesto di “mondo reale”», afferma Gandolfi.
Classificare gli effetti funzionali dei diversi mangimi per pesci
La piattaforma è già stata utilizzata al fine di classificare gli effetti funzionali di diversi mangimi completi, tra cui diete ottimali, diete impegnative e diete in cui le proteine derivate dal pesce sono state sostituite con fonti proteiche più sostenibili, come le proteine monocellulari. Il team di Fish-AI ha ottenuto una sovvenzione per sviluppare una prova di concetto, grazie alla quale sarà possibile implementare ulteriormente il prototipo nell’ambito del progetto NUTRIsim(si apre in una nuova finestra). «La piattaforma e l’insieme delle conoscenze sviluppate nel corso del progetto possono essere trasferite ad altre specie di pesci e mammiferi prefiggendosi obiettivi e potenziali benefici analoghi», conclude Gandolfi.
