Un passo avanti rispetto allo stato dell’arte con la barriera feto-placentare umana su chip
La vita intrauterina è la fase della vita più sensibile e perturbazioni anche minime possono alterare la programmazione naturale del feto in via di sviluppo. Negli ultimi decenni è emersa una crescente preoccupazione a causa dell’evidenza che l’esposizione a composti chimici durante la gravidanza può rappresentare un fattore di rischio importante per la successiva insorgenza di malattie croniche dell’adulto che colpiscono milioni di persone in tutto il mondo. In effetti, l’uso di sostanze tossiche per lo sviluppo è fortemente limitato dalle leggi internazionali, ma un numero elevato di composti deve essere valutato ogni anno in Europa per i potenziali effetti negativi sulla salute umana ai sensi del regolamento REACH (Regolamento, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche). Tuttavia, gli attuali approcci alla valutazione del rischio stanno ritardando il processo decisionale e possono creare dei problemi a causa della continua esposizione alle sostanze chimiche.
Finora, i test di tossicità dei composti chimici, compresa la tossicità sullo sviluppo fetale, si sono infatti basati su modelli animali, in particolare per scopi normativi e di valutazione del rischio. Tuttavia, le differenze interspecifiche e altre limitazioni comportano un alto grado di incertezza quando si trasferiscono i risultati alla specie umana, in particolare per i test di tossicità dello sviluppo, a causa delle differenze tra la placenta e l’interfaccia feto-placentare tra le specie. Inoltre, questo approccio non è più sostenibile a lungo termine a causa delle procedure che comportano tempi lunghi, costi elevati, e problemi sociali collegati alla sofferenza degli animali utilizzati per la sperimentazione.
I test di tossicità dello sviluppo richiedono urgentemente l’implementazione di nuovi approcci metodologici (NAMs) rilevanti per l’uomo che riflettano meglio la natura peculiare della fisiologia umana durante la gravidanza, in particolare la placenta e l’interfaccia materno/fetale, che rappresentano una fase chiave per la salute umana per tutta la vita. I NAMs per riprodurre l’interfaccia placentare-fetale sono desiderabili allo scopo di migliorare le conoscenze a livello molecolare riguardo l’esposizione ambientale a sostanze potenzialmente tossiche, e per ridurre l’alto costo, il tempo e l’impatto etico degli studi sugli animali.
Questo articolo esamina lo stato dell’arte sui principali NAMs human-based in vitro (placentari, fetali e basati su cellule amniotiche) e in silico, attualmente disponibili ai fini dei test di tossicità sullo sviluppo; inoltre, vengono considerati i “percorsi degli esiti avversi” (AOPs) disponibili, correlati alla tossicità dello sviluppo. Gli autori discutono anche le linee guida per l’identificazione e la valutazione degli effetti deleteri dell’esposizione prenatale a sostanze chimiche sugli organismi in via di sviluppo, ai fini di delineare il contesto normativo e discutere meglio su ciò che è necessario per migliorare significativamente questo settore.
A partire da questa analisi, viene introdotto lo sviluppo di una nuova piattaforma feto-placentare umana su chip come strumento alternativo futuro innovativo per i test di tossicità dello sviluppo, considerando possibili strategie di implementazione e validazione, per superare la limitazione degli attuali studi sugli animali. Questo sistema integrato su chip dovrebbe includere diversi organi e tessuti di origine fetale, oltre alla placenta ed il fluido amniotico. Le cellule fetali possono essere ottenute da materiale abortivo legale (9-12 settimane di gestazione). È importante sottolineare che sarebbe richiesto un numero limitato di donatori. L’immortalizzazione di tutti questi tipi di cellule consentirebbe infatti una disponibilità continua e duratura di tali cellule.
Inoltre ad oggi è possibile ottenere cellule e tessuti specializzati a partire da cellule staminali pluripotenti indotte, che si possono ottenere in modo non invasivo a partire da cellule adulte prelevate dalla pelle o da un campione di saliva.
Luconi M, Sogorb MA, Markert UR, Benfenati E, May T, Wolbank S, Roncaglioni A, Schmidt A, Straccia M, Tait S. Human-Based New Approach Methodologies in Developmental Toxicity Testing: A Step Ahead from the State of the Art with a Feto-Placental Organ-on-Chip Platform. Int J Environ Res Public Health. 2022 Nov 28;19(23):15828. doi: 10.3390/ijerph192315828.
