Un recente articolo pubblicato sulla rivista Fraunhofer ha evidenziato una novità nel panorama scientifico. Nel peggiore dei casi, il contatto di sostanze chimiche con gli occhi può portare alla cecità. Finora, il potenziale di irritazione oculare delle sostanze chimiche è stato valutato utilizzando il test Draize sui conigli vivi.
I ricercatori del Centro traslazionale per le terapie rigenerative TLC-RT dell’Istituto Fraunhofer per la ricerca sui silicati ISC vogliono riuscire a sostituire la sperimentazione animale. I modelli tissutali della cornea umana coltivata in laboratorio dovrebbero sostituire completamente il test di Draize. Si spera che questa nuova procedura di prova diventi lo standard futuro.
La sperimentazione sull’occhio umano
L’occhio umano è un organo sensibile. La sua anatomia e la sua posizione significa che è particolarmente esposto a rischi esterni. Può essere danneggiato dal contatto con sostanze chimiche, come quelle presenti in molti prodotti per la casa. Una goccia di acido è sufficiente a causare danni alla cornea e lasciare cicatrici. Alcune gocce di liquidi alcalini possono anche causare l’annebbiamento della cornea per sempre.
Per questo motivo, gli esperti hanno testato le sostanze chimiche per i loro potenziali danni per l’irritazione oculare dal 1944 utilizzando il test Draize. Per utilizzare la sperimentazione animale, in particolare delle cavie coniglio. Le sostanze chimiche vengono poi classificate dopo alcuni giorni come segue: come GHS (Sistema globale armonizzato di classificazione ed etichettatura delle sostanze chimiche) Categoria 1 per danni irreversibili, Categoria 2 GHS per danni reversibili o, per sostanze chimiche non nocive, come sostanze chimiche che non richiedono l’etichettatura.
Evitare i test nocivi sugli animali
Gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando duramente su un’alternativa ai test tossicologici nocivi sugli animali. Finora, tuttavia, non è stato trovato alcun modo affidabile perché fosse possibile distinguere tra danni reversibili e irreversibili, il che significa che non era possibile sostituire completamente il test Draize.
Nell’ambito del progetto Imai, i ricercatori del Fraunhofer Translational Center for Regenerative Therapies TLC-RT di Fraunhofer ISC a Würzburg e partner della ricerca stanno attualmente sviluppando un sistema di test in vitro basato, per evitare i test di sperimentazione animale. Questa ricerca, una volta convalidata, sarà presentato all’Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE) per essere stabilito come una nuova linea guida di prova.
Si usa un modello modificato di cornea
La nuova procedura di test combina un modello modificato di cornea basato su tessuti umani tramite una spettroscopia di impedenza elettrochimica non invasiva. “In laboratorio coltiviamo tessuti umani modellati sulla parte anteriore della cornea. Le cellule del tessuto sono incapsulate da una membrana cellulare, la cui composizione chimica gli consente di agire come isolante elettrico. Le cellule formano uno o più strati chiusi, creando una resistenza misurabile. Le proprietà barriera dell’epitelio – lo strato più esterno della cornea – possono essere determinate misurando la resistenza elettrica“, spiega il Dr. Christian Lotz, uno scienziato del TLC-RT.
Ora, se una sostanza di prova causa danni all’occhio, la barriera viene distrutta, le cellule muoiono, compaiono lesioni e la resistenza dell’occhio diminuisce. L’elettricità è in grado di fluire liberamente ancora una volta. Più strati di cellule muoiono, maggiore è la diminuzione della resistenza. In questo modo, lo stato del tessuto può essere misurato utilizzando lo spettrometro di impedenza in modo indiretto – e quindi non invasivo – senza distruggere il modello tissutale. Se il tessuto cellulare non è danneggiato, la resistenza sarà alta. Tuttavia, se le cellule sono distrutte, la barriera sarà danneggiata.
È possibile distinguere tra danni reversibili e irreversibili
“Contrariamente ad altri metodi, il nostro esame agli occhi basato sull’impedenza non è distruttivo – possiamo continuare a utilizzare lo stesso modello, misurandolo e analizzandolo per determinare se il tessuto si riprende nel corso di sette o più giorni“, dice l’esperto in biomedicina. Ciò non vale per le sostanze tossiche di categoria 1, ma per le sostanze chimiche di categoria 2, la struttura cellulare si rigenera entro sette giorni. Ciò significa che è possibile classificare chiaramente se un danno è reversibile o irreversibile. “Diverse sostanze chimiche possono essere applicate al modello di tessuto in vitro nel corso di un test, e possiamo anche misurare la rigenerazione dei tessuti. Questa è una novità e qualcosa che non è mai stato fatto prima”.
Lo spettrometro di impedenza mobile per l’analisi del modello in vitro del tessuto è un quarto del formato di un libro spesso. Oltre a una piastra per elettrodi per la misurazione della resistenza elettrica, comprende una piastra di coltura cellulare con pozzetti di tessuto per 24 modelli di cornea e il sistema elettronico. Il dispositivo può essere collegato a un computer portatile per l’analisi. Date le sue piccole dimensioni, è facile trasportarlo alla banca delle cellule.
Lo studio in più laboratori costituisce la base per nuove linee guida sui test nel quadro dell’OCSE
Per il test è stato inizialmente utilizzato un set di 70 sostanze – tra cui acidi, basi e altre sostanze chimiche – appartenenti alle varie categorie GHS. La riproducibilità del test è attualmente dimostrata nell’ambito di uno studio multi-laboratorio che coinvolge l’Istituto federale tedesco per la valutazione dei rischi (Bfr) e l’Università Goethe di Francoforte.
A tal fine, i laboratori utilizzano un set di validazione ottimizzato e composto da 30 sostanze di prova. “Con l’aiuto dello studio multi-laboratorio, vogliamo dimostrare che la metodologia di misurazione innovativa e non invasiva può essere utilizzata non solo da Fraunhofer ISC ma anche da altri istituti di ricerca“, spiega Lotz.
“I risultati saranno utilizzati per decidere se, nell’ambito dell’OCSE, saranno elaborate nuove linee guida per i test, riconosciute a livello mondiale e conformi ai requisiti normativi, il che significa che sarà possibile fare previsioni sull’effetto delle sostanze chimiche sulla salute umana e sull’ambiente senza ricorrere alla sperimentazione animale. Siamo fiduciosi che tra circa due o tre anni, una nuova linea guida di test riconosciuta a livello internazionale sarà disponibile come alternativa alla sperimentazione animale.“
