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Proteggere l’ambiente con le mosche, i vermi e… la teoria dell’evoluzione

Per limitare il più possibile la tossicità delle sostanze chimiche sui mammiferi per ragioni etiche, gli scienziati europei del progetto PrecisionTox si stanno rivolgendo a creature come mosche e vermi.

Pubblicato il 26 Ottobre 2021 alle 12:19

Sapevate che i moscerini della frutta condividono con l’uomo il 60 per cento del patrimonio genetico? Questo dato potrebbe avere un forte impatto sulla protezione dell’ambiente e sulla nostra salute, ma prima, “è necessario modificare idee e metodologie, a partire da come vediamo e utilizziamo gli animali nella ricerca tossicologica” dice il professor John Colbourne dell’Università di Birmingham.

Persino dopo la pandemia di Covid, l’inquinamento da sostanze chimiche continua ad essere responsabile, ogni anno, del 10 per cento delle morti premature e gli addetti ai lavori nella valutazione del rischio da inquinamento da sostanze chimiche continuano a tentare di risolvere questa crisi sanitaria. La sicurezza delle sostanze chimiche, nella maggior parte dei casi, viene valutata con test sui mammiferi: si tratta di processi lunghi e costosi che causano sofferenze per gli animali utilizzati. 

Da quando l’Unione europea (Ue) ha istituito la normativa REACH come strumento legale per la valutazione e l’utilizzo di sostanze chimiche, il costo delle 22.683 sostanze registrate ammonta a circa 2,1 miliardi di euro, in aggiunta alla morte di milioni di animali, sapendo che ogni sostanza impiega anni per completare l’intero processo di valutazione.  

Diversi studi mostrano come i modelli basati su mammiferi non siano sufficientemente precisi da eliminare ogni rischio per la salute umana. Anzi, secondo lo United States National Institute of Health (US-NIH), che ha preso  in esame il settore farmaceutico, il 95 per cento dei farmaci che superano la sperimentazione animale risultano poi inefficaci durante gli studi clinici successivi sui pazienti umani. Inoltre, le basi genetiche di una possibile cura per l’Alzheimer arrivano da una scoperta di qualche anno fa basata sulle… mosche. 

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La ricerca di modelli alternativi ai mammiferi è fondamentale: questi modelli sono più veloci, più economici, più etici e precisi nel determinare rischi per la salute umana e l’ambiente. E se la soluzione per accelerare il miglioramento di questi test derivasse  da quanto sappiamo sulla biologia evolutiva e sulla medicina? 

“Nulla nella biologia ha un senso a meno di considerarla alla luce dell’evoluzione” dichiarava Theodosius Dobzhansky, figura centrale nella storia della biologia, nel 1973.

Il sequenziamento del genoma umano, che contiene tutte le informazioni genetiche di un individuo, ha portato ad una rivoluzione nel settore sanitario con l’avvento della medicina personalizzata. Allo stesso modo ha consentito lo sviluppo delle NAMs, Non-Animals Methods o New Approach Methodologies (Metodi senza animali o Nuovi approcci metodologici), come le colture di cellule umane, tecniche bioinformatiche e gli organi in provetta, per nominarne solo alcuni. Lo studio di animali più distanti da noi, come mosche o vermi, ha inoltre permesso di scoprire molti aspetti della biologia animale e della salute umana:i progressi della genetica e dell’ecologia evolutiva possono ora aiutare a comprendere l’impatto di sostanze inquinanti sull’uomo e sull’ecosistema.

John Colbourne, dall’Università di Birminghan, è responsabile di un team di 108 ricercatori nell’ambito del progetto EU PrecisionTox, con l’obiettivo di unire la medicina alla tossicologia – compresa l’ecotossicologia – e portare una nuova comprensione a come la biologia animale viene condizionata dall’esposizione a sostanze inquinanti grazie alla biologia evolutive, il tutto senza sperimentazione su mammiferi. 


La ricerca di modelli alternativi ai mammiferi è fondamentale: questi modelli sono più veloci, più economici, più etici e precisi nel determinare rischi per la salute umana e l’ambiente.


Il progetto si basa sull’utilizzo di colture cellulari umane e di cinque altri organismi che condividono con l’uomo un importante set di geni e un antenato comune nell’albero filogenetico: i nematodi, i moscerini della frutta, le pulci d’acqua ed embrioni di rane e pesce zebra. Tali modelli considerati sono “non senzienti” e rientrano nella categoria delle NAMs, dato che legalmente non sono considerati come animali. 

Nonostante l’evidente differenza morfologica, gran parte dei processi che governano lo sviluppo o controllano i processi cellulari e fisiologici risultano mantenuti, fra questi organismi e l’uomo. 

Il nematode, o C. elegans, viene da tempo utilizzato come modello nello studio dell’effetto di sostanze tossiche sulla crescita, lo sviluppo e l’espressione genetica, grazie alle sue caratteristiche cellulari e molecolari.  Anche se  l’Homo sapiens e la Drosophila melanogaster si sono separati circa 780 milioni di anni fa, circa il 75 per cento dei geni umani conosciuti come responsabili di malattie dell’uomo hanno un corrispondente nelle mosche: per questo sono un modello importante per le malattie neurologiche, il cancro o il diabete, tra le altre. 

Il consorzio indagherà come i geni i prodotti che risultano dall’ espressione dei geni  interagiscono fra loro in diverse specie esposte a differenti concentrazioni di sostanze presenti nell’ambiente, con lo scopo di individuare i meccanismi alla base delle risposte avverse alle sostanze chimiche, tenendo in considerazione l’albero filogenetico. I dati raccolti saranno poi confrontati con quelli ottenuti con le colture cellulari e con altri database per prevedere il rischio causato dalle sostanze chimiche per la salute umana. 

Rete europea

Il rapido ciclo riproduttivo e la corta aspettativa di vita di questi organismi ne garantisce la produzione e l’utilizzo in appena pochi mesi, riducendo drasticamente costi e tempi. Tali metodi di analisi consentono di individuare geni responsabili per una maggiore resistenza o suscettibilità a sostanze tossiche, aiutando a definire un limite di sicurezza per l’esposizione e tenendo sempre in considerazione la variabilità genetica della popolazione e le differenze di genere. L’obiettivo dei 15 partner è di testare 250 sostanze durante i cinque anni del progetto. 

PrecisionTox ha inoltre unito le forze con ONTOX e Risk-Hunt3r, altri due progetti finanziati dall’Ue, creando il cluster ASPIS che debutterà il 4 novembre in un evento aperto al pubblico. Il cluster rappresenta 70 centri di ricerca (europei che nordamericani) e conta su 60 milioni di euro di finanziamenti derivanti del programma H2020. ASPIS lavorerà a stretto contatto con il EU Joint Research Center (Centro Comune di Ricerca europeo) verso lo sviluppo e la validazione delle NAMs per accelerare la valutazione di sostanze chimiche senza l’utilizzo di mammiferi, al fine di raggiungere l’obiettivo di un ambiente “zero pollution” (zero inquinanti) entro il 2050 come auspicato nel Green Deal europeo.


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