Sperimentare farmaci e vaccini evitando i test sugli animali: una nuova speranza in merito arriva dall’Università di Catania con la creazione del software Uiss (Universal Immune System Simulator), detto anche il “paziente virtuale”.

Lo studio, portato avanti in collaborazione con l’Università di Bologna, è coordinato dal professore Francesco Pappalardo, intervistato da Insanitas così come la ricercatrice Giulia Russo, entrambi esperti di Informatica del dipartimento di “Scienze del Farmaco” dell’UniCt.

Come funziona tecnicamente il software Uiss?
Giulia Russo: «È una piattaforma computazionale che permette di modellare e simulare in toto il sistema immunitario di un soggetto e correlarlo al tipo di patologia che si sta investigando. Questo simulatore riesce a imitare le risposte immunitarie della persona e tutti gli aspetti coinvolti all’interno del sistema immunitario a partire dal modello molecolare, poi cellulare e tessutale, infine di organo. C’è una peculiare simulazione di ogni aspetto relativo alla patologia in esame».

Il paziente virtuale è già utilizzato per diverse patologie…
Giulia Russo: «Sì, infatti, uno dei moduli più avanzati è quello della sclerosi multipla, quindi parliamo di patologie autoimmuni. Ovviamente è pronto anche per altre patologie e infezioni batteriche, come quello del “mycobacterium tuberculosis”, l’agente eziologico che provoca la tubercolosi. In questa fase abbiamo sviluppato anche un modulo relativo all’infezione da SARS-CoV-2. Generalmente, le patologie implicate sono quelle in cui c’è un coinvolgimento diretto del sistema immunitario per conto di un’agente patogeno o per una risposta autoimmune».

Francesco Pappalardo: «Abbiamo sviluppato anche moduli in oncologia, perché il senso del software è testare gli effetti di una qualunque terapia vecchia o di nuova generazione sul cosiddetto paziente digitale, quindi riproduciamo esattamente la persona X con il suo sistema immunitario e siamo in grado di predire cosa succederà evitando o riducendo di molto l’esperimento sull’animale. Così abbiamo anche una buona sensazione di quella che sarà poi la sperimentazione sull’uomo».

Il concetto sarebbe lo stesso della sperimentazione animale: usare un’alternativa prima di passare ai test sull’essere umano, in cui però i risvolti potrebbero essere poi diversi…
Pappalardo: «Sì, ma in questo caso noi cerchiamo di avere la fisiologia umana esattamente riprodotta dal modello digitale. Stiamo cercando di fare un passo in più. Certamente la strada è lunga perché poi c’è anche il processo di accettazione regolatoria. Quando si fa un farmaco si provano tantissime molecole in una cultura cellulare (in vitro). Poi si passa all’animale e, infine, all’uomo in cui ci sono tre fasi. Chiaramente questo è un processo riconosciuto dall’autorità regolatoria. Al momento anche se io vado dall’autorità e gli dico che il farmaco funziona perché l’ho provato sul simulatore, non sarà accettato. Dobbiamo ancora riuscire ad avere la qualifica da parte loro».

State presentando i dati a livello europeo, questo vi potrebbe aiutare?
Russo: «Sì, abbiamo già avuto un primo contatto con l’Ema (Agenzia Europea per i Medicinali) e un colloquio con una pre-valutazione positiva che ci ha permesso di iniziare un lungo percorso per la validazione del simulatore. Adesso che abbiamo l’ok per proseguire questo percorso, stiamo mettendo a punto un dossier molto dettagliato sia a livello tecnico sia per la qualifica del codice, ma si tratta anche di una valutazione dal punto di vista clinico, spiegando cioè come riusciamo, tramite il simulatore, a predire gli outcome terapeutici che ci aspettiamo. Quindi avere il riconoscimento da parte delle agenzie regolatorie è un aspetto che ci potrebbe aiutare moltissimo».

Utilizzando il vostro software quanti passaggi sull’animale si potrebbero evitare?
Russo: «Si potrebbe saltare il processo di sperimentazione animale».

In toto?
Pappalardo: «Questo ovviamente è il passo finale che vorremmo raggiungere. Attualmente noi possiamo ridurre drasticamente il numero degli animali utilizzati, nel senso che invece di fare un esperimento su 80 cavie lo possiamo fare su 8, si tratta di una fortissima riduzione. Ci aspettiamo che alla fine del processo di validazione possiamo saltare totalmente l’approccio animale e passare direttamente al test sull’uomo».

Tutto ciò ha risvolti etici non indifferenti: è stata questa la motivazione che vi ha spinti ad avviare la ricerca sul paziente virtuale?
Pappalardo: «I motivi sono due. Evitare chiaramente la sperimentazione animale che per motivi etici sarebbe bello riuscire a saltare. E poi anche per accelerare il processo di sperimentazione dei farmaci. Consideri, ad esempio, questa pandemia: avere un sistema che snellisce fortemente la progettazione ci aiuterebbe molto a rispondere nei casi di emergenza».

Quali sono i vostri progetti futuri?
Russo: «Innanzitutto continuare a testare altri vaccini, sia a scopo profilattico che preventivo per il Covid-19. Poi stiamo lavorando ad un altro progetto finanziato dalla Commissione Europea all’interno di un consorzio molto importante per trattare altre patologie autoimmuni tra cui l’artrite reumatoide, la sclerosi multipla di cui abbiamo già un modulo, per cui continueremo sempre nel campo immunologico con altri candidati vaccini o trattamenti per patologie autoimmuni e non. Sono questi i nostri progetti futuri, oltre ovviamente l’attesa validazione. La presentazione del dossier all’agenzia regolatrice, però, è un processo complesso e merita molto lavoro».

Quanto tempo potrebbe volerci mediamente?
Pappalardo: «Abbiamo intenzione di sottomettere il dossier all’attenzione delle autorità entro l’autunno e ci aspettiamo di avere l’ok definitivo entro il primo semestre del 2021. Se tutto va come deve, noi a metà del prossimo anno potremmo avere il primo modello in silico completamente validato per la sperimentazione sul farmaco. Sarebbe un obiettivo soddisfacente per noi e per tutti, perché riusciremmo ad eliminare la necessità di sperimentare su cavie animali».