Uno studio pubblicato recentemente su Food Frontiers da vari gruppi di ricerca europei e cinesi propone l’uso delle tecnologie Organ-on-Chip come nuova frontiera per la ricerca nutrizionale nel contesto One Health
Un articolo pubblicato nel 2025 sulla rivista Food Frontiers e realizzato da un consorzio internazionale di ricercatori afferenti a istituzioni in Spagna, Italia e Cina (tra cui la Universidad Europea del Atlántico, l’ Università Politecnica delle Marche e la Jiangsu University), propone una rassegna sistematica sul potenziale delle tecnologie Organ-on-Chip (OoC) per la ricerca in ambito nutrizionale, con una prospettiva integrata secondo il paradigma One Health. Quest’ultimo riconosce l’interdipendenza tra la salute umana, quella animale e l’ambiente, e richiede approcci interdisciplinari per affrontare sfide globali come la sicurezza alimentare, la diffusione di zoonosi, l’antibiotico-resistenza e l’esposizione a contaminanti ambientali.
Le tecnologie OoC rappresentano dispositivi microfluidici avanzati che simulano le funzioni fisiologiche di organi specifici in vitro, grazie alla combinazione di diverse tipologie cellulari, strutture microingegnerizzate e condizioni dinamiche simili a quelle presenti nel corpo umano. A differenza dei modelli animali o delle colture cellulari statiche, gli OoC offrono una riproduzione più fedele delle risposte biologiche umane, riducendo le discrepanze legate alle differenze di specie e migliorando la predittività degli studi.
Lo studio fornisce un’analisi dettagliata delle principali applicazioni degli OoC nel campo della nutrizione. Tra queste spiccano i modelli di intestino, fegato e stomaco, capaci di simulare l’assorbimento, il metabolismo e l’impatto sistemico di nutrienti, farmaci o contaminanti alimentari. Particolarmente innovativi sono i modelli multi-organo (multi-OoC), che connettono diversi dispositivi per riprodurre assi fisiologici complessi come l’asse intestino-fegato o intestino-cervello. Questi sistemi consentono di valutare il destino di composti bioattivi o tossici lungo tutto il tratto gastrointestinale, tenendo conto delle trasformazioni metaboliche e degli effetti sulle barriere epiteliali e sugli organi bersaglio.
Nell’ambito della sicurezza alimentare e dell’ecotossicologia, gli OoC si sono rivelati strumenti efficaci per lo studio dell’impatto di pesticidi, metalli pesanti, micro- e nanoplastiche, micotossine e composti perfluorurati (PFAS). Alcuni studi inclusi nella revisione hanno dimostrato, ad esempio, la capacità degli OoC di simulare il trasporto intestinale di dioxine e altre sostanze lipofile, la tossicità epatica di pesticidi come DDT e permetrina, e la neurotossicità di composti come il clorpirifos attraverso modelli di cervello-on-chip.
Particolarmente interessanti sono anche le applicazioni nella valutazione degli effetti di alimenti, integratori o probiotici. Modelli avanzati di intestino-on-chip con compartimenti immunitari integrati sono stati impiegati per studiare l’effetto antinfiammatorio di composti come la curcumina e il DHA, mentre sistemi con microbiota umano sono stati utilizzati per analizzare l’interazione tra dieta, probiotici e risposta infiammatoria intestinale. Inoltre, l’integrazione tra modelli intestinali e cerebrali ha permesso di studiare l’effetto di metaboliti microbici sull’asse intestino-cervello, con implicazioni per lo studio di malattie neurodegenerative.
Gli autori sottolineano che, nonostante i notevoli progressi tecnologici, rimangono alcune barriere all’adozione diffusa degli OoC nella ricerca applicata: tra queste, la mancanza di standardizzazione, le sfide legate alla scalabilità, il costo delle piattaforme e, in particolare, l’inerzia metodologica e i forti bias culturali e istituzionali che continuano a privilegiare i modelli animali, anche in assenza di una chiara superiorità scientifica. Questa preferenza consolidata rappresenta uno degli ostacoli principali alla transizione verso sistemi più predittivi, eticamente sostenibili e rilevanti per l’uomo.
In conclusione, la revisione evidenzia come le tecnologie Organ-on-Chip rappresentino una promettente rivoluzione metodologica per la ricerca nutrizionale, in grado di promuovere modelli più sostenibili, etici e predittivi, e di contribuire attivamente agli obiettivi del paradigma One Health, migliorando la comprensione dell’interazione tra alimentazione, salute e ambiente.
Bibliografia
Cassotta, M., Elexpuru-Zabaleta, M., Cano, S.S., Diaz, Y.A., Giampieri, F., Xiaobo, Z., Zhang, D., Grosso, G. and Battino, M. (2025), Organ-on-Chip: The Future of Nutrition Research in a One Health World. Food Frontiers.. https://doi.org/10.1002/fft2.70000
