Per secoli gli animali sono stati utilizzati per lo studio delle malattie umane contribuendo alla loro comprensione ad un livello meccanicistico, ma il valore degli esperimenti sugli animali nel predire l’efficacia dei trattamenti farmacologici è tuttora controverso. I modelli animali, compresi quelli geneticamente modificati e le patologie indotte sperimentalmente, non riflettono accuratamente la malattia nell’uomo e quindi non prevedono con sufficiente certezza cosa accadrà negli esseri umani.
Attualmente meno di un farmaco su dieci (testato con successo sugli animali) ottiene l’approvazione per l’uso umano. Ciò evidenzia che i modelli animali non sono predittivi per la biologia umana. Pertanto, c’è un urgente bisogno di sviluppare modelli più predittivi ed affidabili, che siano rilevanti per l’uomo ed in grado di ricapitolare fedelmente il microambiente fisiologico dei tessuti e degli organi umani per fornire alternative migliori dei test sugli animali.
La tecnologia degli Organ-on-a-chip (OOC) ed i tessuti bioingegnerizzati sono emersi quali alternative promettenti ai tradizionali esperimenti sugli animali, per gli studi sulla difesa da agenti biologici, nella scoperta e sviluppo di farmaci e per la medicina di precisione. I recenti progressi nella conoscenza della biologia delle cellule staminali, nello sviluppo degli organoidi, di OOC e nelle tecniche di stampa di tessuti in 3D, hanno contribuito a un enorme progresso nella nostra capacità di progettare, assemblare e produrre sistemi biomimetici che riflettono in modo più accurato le caratteristiche strutturali e funzionali di tessuti ed organi umani in vitro. Questi sistemi sono in grado di predire in modo più accurato le risposte dell’uomo ai farmaci e agli stimoli ambientali. In questo articolo gli autori forniscono una prospettiva storica sull’evoluzione del campo della bioingegneria, concentrandosi sulle pietre miliari più salienti che hanno permesso il controllo del microambiente cellulare interno ed esterno. Introducono i concetti di OOC e Sistemi microfisiologici (MPS), ed esaminano vari modelli su chip e metodi di microfabbricazione utilizzati per costruire gli OOC, concentrandosi sulla barriera emato-encefalica come esempio e discutendo i limiti esistenti. Infine, gli autori forniscono una panoramica sulle strategie emergenti per la biostampa in 3D dei sistemi microfisiologici e commentano il ruolo potenziale di questi dispositivi nella medicina di precisione.
Pun S, Haney LC, Barrile R. Modelling Human Physiology on-Chip: Historical Perspectives and Future Directions. Micromachines (Basel). 2021 Oct 15;12(10):1250. doi: 10.3390/mi12101250. PMID: 34683301; PMCID: PMC8540847.
