gli studi non invasivi sull’uomo assumono un ruolo centrale perché permettono di ottenere dati direttamente pertinenti alla fisiologia e alla patologia umana senza ricorrere a procedure chirurgiche o a esposizioni ad alto rischio. A differenza dei modelli animali, questi approcci producono informazioni traslazionalmente più rilevanti, riducendo l’incertezza legata alle differenze interspecifiche.
L’obiettivo non è soltanto descrittivo, ma meccanicistico: comprendere come un sistema biologico umano risponde a uno stimolo, a una sostanza o a una condizione patologica, generando dati quantitativi integrabili con modelli computazionali. Principali tipologie di studi non invasivi:
1. Imaging strutturale e funzionale
Le tecniche di imaging non invasivo consentono di analizzare morfologia, attività metabolica e funzione degli organi in vivo.
- Risonanza Magnetica (MRI): fornisce informazioni strutturali ad alta risoluzione.
- Risonanza Magnetica funzionale (fMRI): misura variazioni del flusso ematico correlate all’attività neuronale.
- PET: consente lo studio di processi metabolici o recettoriali tramite traccianti.
- Ecografia ad alta risoluzione: utile per valutazioni dinamiche e strutturali di tessuti molli.
- OCT (Tomografia a Coerenza Ottica): impiegata soprattutto in ambito oftalmologico per imaging ad altissima definizione.
Queste metodiche producono dati quantitativi che possono essere utilizzati per calibrare modelli di fisiologia umana o validare simulazioni in silico.
2. Neuromodulazione non invasiva
Le tecniche di stimolazione cerebrale, come la Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS), non hanno finalità di imaging ma di modulazione funzionale. Attraverso impulsi magnetici focalizzati, la TMS induce correnti elettriche nella corteccia cerebrale, consentendo:
- Studi causali sul ruolo di specifiche aree corticali
- Valutazione della plasticità neuronale
- Analisi della connettività funzionale
Nel contesto dei NAMs, tali tecniche permettono di ottenere dati funzionali umani diretti, particolarmente utili nella modellizzazione neurobiologica.
3. Biomonitoraggio e caratterizzazione molecolare
L’analisi di campioni biologici minimamente invasivi (sangue periferico, saliva, urine) consente di identificare biomarcatori di esposizione o di effetto biologico.
Particolare rilievo assumono le tecnologie omiche (insieme di tecniche ad alta capacità che analizzano globalmente intere classi di biomolecole — come geni, RNA, proteine o metaboliti — ad esempio genomica, trascrittomica, proteomica e metabolomica). Questi approcci permettono di descrivere in modo sistemico la risposta biologica, favorendo la costruzione di modelli meccanicistici e predittivi.
4. Microdosaggio clinico
Il microdosing prevede la somministrazione di dosi sub-farmacologiche di una sostanza per studiarne la farmacocinetica nell’uomo senza effetti clinicamente rilevanti. I dati ottenuti possono essere integrati in modelli farmacocinetici per prevedere l’esposizione a dosi terapeutiche o ambientali.
5. Monitoraggio digitale e fisiologia in tempo reale
Le tecnologie wearable e i biosensori consentono il monitoraggio continuo e non invasivo di parametri fisiologici quali frequenza cardiaca, variabilità cardiaca, glicemia, attività motoria e sonno. La raccolta di dati longitudinali in condizioni di vita reale permette di sviluppare modelli dinamici più aderenti alla variabilità individuale.
Integrazione
Il valore degli studi non invasivi sull’uomo risiede nella loro integrazione con:
- Modelli computazionali in silico
- Approcci meccanicistici basati su pathway biologici
- Strategie integrate di valutazione (IATA)
In questo modo, i dati umani diventano la base per sistemi predittivi più robusti, fondati su evidenze fisiologiche dirette e non su extrapolazioni interspecifiche.
