Il tramonto dell’era dei topi da laboratorio

Quest’anno potrebbe segnare una svolta per uno degli animali più familiari alla scienza: il topo da laboratorio. Per decenni, topi e ratti sono stati indispensabili per la ricerca biomedica, alla base di tutto, dalla biologia del cancro allo sviluppo di farmaci.

Ma il 2026 è destinato a segnare un cambiamento normativo e scientifico che potrebbe iniziare ad allentare la loro presa.

Nel Regno Unito, in Europa e negli Stati Uniti, i responsabili politici si stanno muovendo verso la graduale riduzione della sperimentazione sugli animali, nell’ambito di un più ampio sforzo globale guidato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità per trovare alternative più umane e più pertinenti alla biologia umana.

Pochi settori risentiranno di questo cambiamento in modo più profondo della ricerca sul cancro.

Per gran parte dell’ultimo mezzo secolo, gli studi sul cancro si sono basati su due strumenti principali. Il più semplice consiste nel coltivare cellule tumorali in strati piatti in piastre di Petri. Queste colture bidimensionali sono economiche, facili da gestire e adatte a esperimenti su larga scala. Ma sono un sostituto inadeguato dei tumori reali. Nell’organismo, le cellule tumorali crescono in tre dimensioni, interagendo con le cellule vicine, i vasi sanguigni e i segnali immunitari in modi che ne modellano profondamente il comportamento. Le cellule appiattite su superfici di plastica si dividono, migrano e rispondono ai farmaci in modo diverso, il che aiuta a spiegare perché i risultati promettenti in laboratorio spesso non riescono a essere applicati ai pazienti.

I modelli animali, in particolare i topi, erano pensati per colmare questa lacuna. I tumori nei topi offrono un sistema vivente e tridimensionale in cui i farmaci possono essere testati prima di entrare nella sperimentazione clinica. Tuttavia, questa soluzione presenta i suoi problemi. La biologia dei topi non è la biologia umana e le differenze nel metabolismo, nelle risposte immunitarie e nell’evoluzione dei tumori fanno sì che i trattamenti che riducono i tumori nei topi spesso deludano negli esseri umani. Il risultato è un percorso costoso ed eticamente rischioso in cui molti farmaci falliscono all’ultimo ostacolo.

La sfida è aggravata dall’eterogeneità intrinseca del cancro. Anche tumori che sembrano simili al microscopio possono comportarsi in modo molto diverso da un paziente all’altro. Due tumori nello stesso paziente possono avere caratteristiche diverse. Un farmaco efficace per una persona può non avere effetto per un’altra. Questa diversità biologica ha alimentato la spinta verso l’oncologia di precisione, in cui i trattamenti sono personalizzati per ogni individuo. Ma per raggiungere questo obiettivo sono necessari sistemi sperimentali che catturino la complessità della malattia di ogni paziente.

Tali sistemi potrebbero emergere dagli sviluppi della tecnologia degli organoidi.

Gli organoidi sono strutture tridimensionali ricavate da cellule staminali umane o tessuti di pazienti che si auto-organizzano in versioni in miniatura di organi reali. Quando vengono generati direttamente da biopsie tumorali, sono noti come organoidi derivati ​​dal paziente, o PDO. Spesso descritti come “mini-tumori in vitro”, queste minuscole strutture conservano molte delle caratteristiche architettoniche e genetiche dei tumori da cui provengono.

Verso la medicina di precisione

Fondamentalmente, i PDO consentono ai ricercatori di fare qualcosa che è stato a lungo impossibile: testare i trattamenti su un modello vivente del tumore di un singolo paziente prima che i farmaci vengano somministrati in clinica. Una piccola biopsia può essere indotta a formare organoidi nel giro di poche settimane. Questi possono quindi essere esposti a pannelli di agenti chemioterapici, farmaci mirati o combinazioni sperimentali. Gli scienziati misurano la risposta degli organoidi – se le cellule muoiono, smettono di dividersi o attivano vie di stress – utilizzando letture molecolari e di imaging.

I profili di risposta ai farmaci risultanti possono rivelare a quali terapie un tumore è più probabile che resista e a quali potrebbe essere vulnerabile. In linea di principio, questo sposta la terapia oncologica dal metodo per tentativi ed errori a una forma più funzionale di medicina di precisione, guidata non solo dal sequenziamento del DNA, ma anche da test diretti su tessuti derivati ​​dal paziente.

Le prove che questo approccio funziona si stanno accumulando costantemente. Studi degli ultimi anni hanno dimostrato che gli organoidi coltivati ​​da tumori del colon-retto e dalle loro metastasi spesso rispecchiano il comportamento di questi tumori nei pazienti, comprese le loro risposte alla chemioterapia. Altri lavori hanno dimostrato che ampie collezioni di organoidi tumorali, le cosiddette biobanche viventi, possono preservare la diversità dei tumori del mondo reale molto meglio delle linee cellulari convenzionali. Queste risorse vengono sempre più utilizzate per esplorare la resistenza ai farmaci, identificare biomarcatori e selezionare nuove terapie.

Attualmente si stanno sviluppando piattaforme organoidi per una gamma crescente di tumori, tra cui quelli al seno, ai polmoni, alla prostata e alle ovaie, alimentando la speranza che l’approccio possa essere ampiamente applicabile in ambito oncologico.

Oltre alla loro promessa scientifica, gli organoidi sostituiscono anche alcuni esperimenti sugli animali, in particolare nello screening iniziale di farmaci e nei test di tossicità. Con la sperimentazione animale destinata a essere gradualmente eliminata dalle normative, offrono ai ricercatori un’alternativa in linea con il consolidato principio delle “3R” della ricerca sugli animali: sostituire, ridurre e perfezionare¹.

In alcuni settori, come la sperimentazione sui cosmetici nell’Unione Europea, la sperimentazione sugli animali è già stata completamente vietata. Il Regno Unito mira a interrompere l’uso degli animali per i test sulle irritazioni cutanee e oculari entro la fine del 2026.

Sebbene saranno ancora necessari modelli animali per rispondere a determinate domande riguardanti l’intero corpo, gli organoidi possono contribuire a garantire che solo i trattamenti più promettenti raggiungano tali fasi.

Detto questo, gli organoidi non sono una panacea.

La maggior parte degli organoidi è priva di componenti chiave del microambiente tumorale, come vasi sanguigni, cellule immunitarie e fibroblasti di supporto, che influenzano il modo in cui i tumori crescono e rispondono alla terapia. I ricercatori stanno iniziando ad affrontare questo problema sviluppando sistemi di co-coltura che incorporano cellule immunitarie o collegando gli organoidi a dispositivi microfluidici che imitano il flusso sanguigno. La standardizzazione rimane un altro ostacolo: le differenze nelle condizioni di crescita e nei metodi analitici possono rendere difficile il confronto dei risultati tra i laboratori.

Ciononostante, i progressi sono rapidi. I modelli organoidi vengono sempre più integrati con il sequenziamento genomico, l’intelligenza artificiale e lo screening farmacologico ad alto rendimento. Diversi studi clinici stanno ora verificando se le decisioni terapeutiche guidate dagli organoidi migliorino gli esiti clinici per i pazienti.

Il topo, un tempo martire inconsapevole della ricerca sul cancro, potrebbe presto scomparire dalla scena. Al suo posto, un sostituto più umile ma più intimo: un frammento della malattia del paziente, che cresce silenziosamente in una capsula di vetro.

1. Replacement, Reduction and Refinement ↩︎

Pubblicato da 360info, da noi tradotto.

Neha Dutta

Ricercatrice presso lo Shiv Nadar Institution of Eminence. Lavora sui meccanismi molecolari che guidano la risposta alla terapia e la resistenza nel cancro al seno.