Test di irritazione oculare in vitro anziché test standard sugli animali

Ognuno di noi l'ha sicuramente sperimentato: il sapone entra nell'occhio mentre si fa la doccia, brucia e prude. Ma le conseguenze sono molto più drammatiche quando sostanze chimiche più forti, come quelle presenti nei prodotti per la casa, finiscono nell'occhio. Basta una goccia di acido per danneggiare la cornea del nostro organo visivo, esposto e sensibile, e lasciare una cicatrice permanente. Poche gocce di soluzioni alcaline possono addirittura offuscare l'intera cornea per sempre. Per questo motivo gli esperti hanno studiato il potenziale rischio di irritazione oculare da sostanze chimiche fin dal 1944 con il test di Draize. In questo test, le sostanze vengono fatte gocciolare negli occhi dei conigli. Dopo giorni, le sostanze chimiche vengono classificate: nella categoria GHS 1 (Globally Harmonised System of Classification and Labelling of Chemicals) per i danni irreversibili, nella categoria GHS 2 per i danni reversibili o tra le sostanze chimiche che non necessitano di etichettatura perché non sono dannose.

L'esperimento standard sugli animali è disapprovato

Tuttavia, gli esperimenti sugli animali sono stati screditati per anni. Gli scienziati di tutto il mondo si stanno quindi impegnando per trovare delle alternative. Finora, tuttavia, non è stato possibile distinguere in modo affidabile tra danni irreversibili e reversibili senza sperimentazione animale, per cui non è stato possibile sostituire completamente il test di Draize. I ricercatori del Fraunhofer Translational Center for Regenerative Therapies TLZ del Fraunhofer ISC di Würzburg, insieme a partner dell'industria e della ricerca, stanno attualmente sviluppando un sistema di test in vitro basato sull'impedenza che consente questa differenziazione. Allo stesso tempo, il sistema sarà presentato all'Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE) e sarà definito come una nuova linea guida per i test.

Test di danno oculare basato sull'impedenza

La nuova procedura di test combina un modello di cornea modificato basato su modelli di tessuto umano con la spettroscopia di impedenza non invasiva. "Per prima cosa coltiviamo in laboratorio un tessuto umano che riproduce la parte anteriore della cornea, la cornea appunto. Le cellule del tessuto sono avvolte da una membrana cellulare che, per la sua composizione chimica, agisce come un isolante elettrico. Se le cellule formano uno o più strati chiusi, si crea una resistenza misurabile. Le proprietà di barriera degli epiteli, lo strato più esterno della cornea, possono essere determinate attraverso la resistenza elettrica", spiega il dottor Christian Lotz, scienziato del Fraunhofer TLZ. Se una sostanza in esame provoca un danno all'occhio, la barriera viene distrutta, le cellule muoiono, compaiono dei fori e la resistenza diminuisce. La corrente può tornare a scorrere liberamente. Più strati cellulari muoiono, più bassa è la resistenza. In questo modo, le condizioni del tessuto possono essere misurate indirettamente con lo spettrometro di impedenza senza distruggere il modello di tessuto, cioè in modo non invasivo. Se il tessuto cellulare non è danneggiato, la resistenza è alta. Se invece le cellule sono distrutte, la barriera elettrica si rompe.

Possibilità di distinguere tra danni reversibili e irreversibili

"A differenza di altri metodi, il nostro test di danno oculare basato sull'impedenza non è distruttivo, possiamo misurare lo stesso modello più volte e analizzare se il tessuto si riprende o meno nel corso di sette o più giorni", spiega lo scienziato biomedico. Non è il caso di una sostanza tossica di categoria 1, ma con una sostanza chimica di categoria 2, la struttura cellulare si rigenera di nuovo entro sette giorni, in modo da poter classificare chiaramente se c'è un danno irreversibile o reversibile. "È possibile applicare diverse sostanze chimiche al modello di tessuto in vitro nel corso di un'unica prova e possiamo persino misurare la rigenerazione. Si tratta di una novità, finora non realizzabile. Finora non era possibile determinare se la struttura cellulare si riprendesse dopo sette giorni. Grazie alla spettroscopia di impedenza, i nostri test hanno dato ottimi risultati".

Lo spettrometro di impedenza mobile per l'analisi dei modelli di tessuto in vitro è grande un quarto di un libro spesso. Oltre a una piastra di elettrodi per la misurazione della resistenza elettrica, comprende una piastra di coltura cellulare con camere di tessuto per 24 modelli di cornea e l'elettronica. Per la valutazione, il dispositivo è collegato a un computer portatile. Grazie alle sue dimensioni ridotte, può essere facilmente portato nella banca delle colture cellulari.

Lo studio multilab getta le basi per una nuova linea guida OCSE sui test

Per i test è stato inizialmente utilizzato un set di addestramento composto da 70 sostanze - tra cui acidi, basi e altri prodotti chimici - appartenenti alle diverse categorie GHS. Attualmente, la riproducibilità del test viene dimostrata in uno studio multi-laboratorio con la partecipazione dell'Istituto federale per la valutazione dei rischi e della Goethe University. A tal fine, i laboratori utilizzano un set di validazione ottimizzato e in cieco che comprende 30 sostanze in esame. "Con questo studio multi-laboratorio vogliamo dimostrare che non solo il Fraunhofer ISC può utilizzare la nuova metodologia di misurazione non invasiva, ma anche altri istituti di ricerca", spiega Lotz. I risultati saranno utilizzati per decidere se all'interno dell'OCSE verrà sviluppata una nuova linea guida per i test, riconosciuta a livello mondiale, che soddisfi le esigenze normative e permetta di fare previsioni sugli effetti delle sostanze chimiche sulla salute umana e sull'ambiente senza ricorrere alla sperimentazione animale. "Siamo fiduciosi che una nuova linea guida per i test riconosciuta a livello internazionale sarà disponibile come alternativa senza l'uso di animali in circa due o tre anni".

Fonte: Fraunhofer ISC