Nel campo della ricerca farmaceutica, prevedere accuratamente come i farmaci vengono assorbiti nell’intestino umano è una sfida cruciale. I metodi attuali spesso si basano su modelli animali o su sistemi in vitro che non riescono a replicare in modo adeguato le complesse caratteristiche del tratto gastrointestinale umano. Proprio per rispondere a questa esigenza, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un innovativo sistema microfisiologico intestinale (MPS) basato su tecnologia organ-on-chip, capace di valutare in modo più affidabile l’assorbimento dei farmaci.
L’intestino su chip
Il modello sviluppato combina un dispositivo microfisiologico di nuova generazione con cellule epiteliali intestinali umane derivate da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Queste cellule hanno dimostrato di possedere caratteristiche chiave dell’epitelio assorbente umano del piccolo intestino, inclusa l’espressione di geni responsabili del trasporto e del metabolismo dei farmaci.
Una caratteristica distintiva di questo modello è l’utilizzo di colture a interfaccia aria-liquido, che ha permesso la formazione di strutture a cupola simili a quelle dell’epitelio intestinale primario. Questo dettaglio è cruciale per riprodurre fedelmente l’architettura e la funzione del tratto intestinale umano.
Valutazione Funzionale del Modello
I ricercatori hanno testato il modello con diversi farmaci per valutarne il funzionamento:
- Sulfasalazina e Quinidina: Questi farmaci, trasportati attivamente nell’intestino, hanno mostrato un passaggio direzionale dalla base verso la parte superiore del tessuto. Questo processo si è ridotto in modo significativo con l’aggiunta di inibitori specifici, dimostrando il corretto funzionamento dei trasportatori attivi.
- Midazolam: Questo farmaco, metabolizzato nell’intestino, è stato utilizzato per studiare l’attività enzimatica. Bloccando uno specifico enzima (CYP3A), il trasporto del farmaco è aumentato, mentre la formazione dei suoi metaboliti è diminuita, confermando l’efficacia metabolica del modello.
Un Nuovo Strumento per la Ricerca Farmaceutica
I risultati di questo studio sottolineano il potenziale del sistema organ-on-chip come piattaforma innovativa per valutare l’assorbimento dei farmaci. Grazie alla sua capacità di riprodurre fedelmente le caratteristiche del piccolo intestino umano, questo modello rappresenta un’alternativa promettente ai metodi tradizionali, offrendo una maggiore accuratezza e riducendo la dipendenza da test su animali.
Questo sistema potrebbe essere integrato nei processi di sviluppo preclinico dei farmaci, accelerando la scoperta di nuove terapie e migliorando la sicurezza dei farmaci per i pazienti. Questo progresso è un passo avanti significativo verso lo sviluppo di soluzioni più etiche ed efficaci nella ricerca farmaceutica.
Bibliografia
Imaoka T, Onuki-Nagasaki R, Kimura H, Tai K, Ishii M, Nozue A, Kaisaki I, Hoshi M, Watanabe K, Maeda K, Kamizono T, Yoshioka T, Fujimoto T, Satoh T, Nakamura H, Ando O, Kusuhara H, Ito Y. Development of a novel gut microphysiological system that facilitates assessment of drug absorption kinetics in gut. Sci Rep. 2024 Dec 2;14(1):29921. doi: 10.1038/s41598-024-80946-6.
