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Embryonic Stem cell-based Novel Alternative Testing Strategies

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Le cellule staminali per lo screening farmacologico

Un ampio consorzio europeo ha sviluppato uno strumento basato sulle cellule staminali per identificare in modo accurato, rapido ed economico i composti tossici.

Salute

Prima di affacciarsi sul mercato i farmaci devono essere verificati rispetto alla loro sicurezza ed efficacia. La maggior parte di questi test di ricerca e sviluppo per lo screening dei farmaci viene eseguita sugli animali, e va incontro a costi elevati. In determinate linee cellulari possono avvenire anche test in vitro, ma è difficile che ciò riesca a riassumere la situazione fisiologica umana. Per testare un solo composto sono necessari centinaia di animali, spesso sottoposti a una serie di complesse procedure analitiche per periodi di tempo prolungati. In particolare rispetto alla tossicità riproduttiva, la valutazione copre il processo di fertilizzazione, spermatogenesi e oogenesi, ma anche lo sviluppo embrio-fetale. Sono quindi urgentemente necessari test di screening più veloci e affidabili per i farmaci. Per affrontare questo problema gli scienziati del progetto ESNATS ("Embryonic stem cell-based novel alternative testing strategies"), finanziato dall'UE, hanno proposto di utilizzare cellule staminali embrionali (ESC) come piattaforma per valutare la tossicità dei farmaci. Il consorzio era composto da esperti europei di primo piano nel settore della biologia e della tossicologia delle ESC, oltre a rappresentanti delle autorità regolatorie e dell'industria farmaceutica. Dopo una completa ottimizzazione, le ESC differenziate lungo il lignaggio neuronale sono state utilizzate per sviluppare una batteria di test basati su ESC, con particolare attenzione alla neurotossicità e alla tossicità durante lo sviluppo prenatale. Modelli farmacocinetici hanno aiutato gli scienziati a definire le concentrazioni target di tessuti e a correlarle alle loro concentrazioni in vitro. Gli esami di convalida hanno chiaramente dimostrato la capacità del sistema ESNATS di rispondere alle sfide di tossicità rappresentate dai diversi composti. Per ulteriori studi sono stati selezionati cinque sistemi di test che riassumono differenti momenti temporali dello sviluppo neuronale iniziale dell'uomo. Per la tossicità metabolica e per prevedere risposte epatiche avverse nell'uomo, si sono utilizzati epatociti. Inoltre al fine di garantire un impiego pratico nell'industria farmaceutica, si sono sviluppati concetti per colture automatizzate di ESC. Sebbene i test ESNATS non abbiano ricevuto l'approvazione regolatoria ufficiale tramite il processo di convalida dell'EURL ECVAM, vengono già utilizzati internamente da numerose aziende farmaceutiche. Le future direzioni di questo sistema includono il chiarimento delle alterazioni dell'espressione genica e l'identificazione di molecole target coinvolte nella tossicità dei composti.

Parole chiave

Cellule staminali, screening dei farmaci, composti tossici, tossicità riproduttiva, cellula staminale embrionale, tossicità farmacologica, neurotossicità, sviluppo prenatale, espressione genica, tossicità dei composti

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