pesticidi

Da pochi giorni in occasione della Giornata mondiale della Salute ed all’interno della campagna Food 4 Future il WWF ha lanciato l’allarme con un nuovo report, intitolato: ”Pesticidi: una pandemia silenziosa”. A livello globale, infatti, circa un terzo dei prodotti agricoli viene prodotto con l’uso sempre più diffuso di pesticidi e fitofarmaci che vanno a contaminare l’ambiente, le filiere agroalimentari, le falde acquifere e noi stessi.

L’Italia è al sesto posto a livello mondiale con l’impiego di 114000 tonnellate l’anno di circa 400 sostanze diverse la cui innocuità è tutta da dimostrare. E’ noto che soprattutto dal 2° dopoguerra ad oggi l’attività lavorativa umana si è resa responsabile di un inquinamento pervasivo dell’aria, dell’acqua e del suolo con l’immissione nell’ambiente di più di 85000 sostante chimiche censite, ma a tutt’oggi le caratteristiche di reattività biologica di moltissimi contaminanti ambientali risultano ancora misconosciute anche per i limiti intrinseci delle analisi tossicologiche convenzionali.

Malattie crescenti

Sono state studiate le caratteristiche biologiche riferibili solo a circa un migliaio di contaminanti ambientali noti ed i più temibili tra loro sono stati denominati “Interferenti endocrini”. Quest’ultimi sono sostanze chimiche d’impiego molto diffuso in grado di interferire con l’attività fisiologica degli ormoni provocando effetti carcinogenetici e di dis-regolazione dell’espressione genica, quindi con ciò sono ottimi candidati a svolgere un ruolo patogenetico importante nelle patologie cronicodegenerative, quali malattie cardiovascolari, diabete mellito tipo 2, neoplasie, demenze ed autismo, che sono in costante incremento in tutte le fasce d’età della nostra popolazione.

malattie
Diffusione pandemica delle malattie cronico-degenerative

I dati in costante crescita della frequenza delle malattie cronico-degenerative in relazione all’inquinamento ambientale ci costringono a riflettere sul fatto che i sistemi storico-convenzionali, che sono stati impiegati finora nei settori preclinici basati sul ”modello animale”  per valutare la possibile nocività di una sostanza chimica, si stanno rivelando sempre più come metodologie di ricerca non soddisfacenti e scarsamente efficaci nell’individuare i fattori di rischio ambientale connessi a tali patologie.

Ad ogni specie la sua malattia

Nella Medicina clinica odierna è diffuso il bisogno di conseguire un approccio metodologico più efficace nella prevenzione delle patologie cronico-degenerative, ma, per ottenere tale risultato occorre far tesoro di tutte le conoscenze che si sono via via accumulate negli ultimi decenni in ambito di genetica, epigenetica, teoria dei sistemi complessi e “scienze..omiche”. Tale bagaglio scientifico interdisciplinare mette in luce il fatto che ciascuna specie vivente è caratterizzata da una sua propria ed unica traiettoria evolutiva ed anche segnala il fatto che le similitudini biologiche tra le specie si perdono a livello dei meccanismi fisiopatologici fini, per cui ogni specie vivente presenta una reattività biologica unica e specie-specifica rispetto agli stimoli esterni. Ne consegue, pertanto, l’esigenza di  aggiornare i metodi di ricerca preclinica storico-convenzionali largamente basati sull’ impiego del “modello animale”. Tali metodi di ricerca storico-convenzionali sono gravati da limiti importantissimi rappresentati dalla scarsa predittività e dalla scarsa trasferibilità interspecie dei risultati conseguiti.

Un nuovo approccio

Per ovviare a tali criticità nell’ultimo quinquennio sono state elaborate nuove metodologie  di ricerca biomedica preclinica: organs-on-chip ed organoidi che fanno riferimento alla specifica biologia umana ed alla “ Medicina di Precisione”. I seguenti innovativi metodi di ricerca sono stati denominati NAMs, ovvero New Approaches Methodologies ed hanno riscosso un grandissimo interesse presso la comunità scientifica arrivando a totalizzare 5594 pubblicazioni nel periodo 2015-2020:

Organ-on-chip (OOC) è un chip che ospita colture cellulari tridimensionali collegate da un fluido che simula un sistema circolatorio. Tale chip emula le attività, la meccanica e la risposta fisiologica di interi organi o sistemi di organi, rappresentando pertanto un modello in vitro di organo artificiale.

Gli organoidi sono una versione semplificata e miniaturizzata di un organo prodotto in vitro in tre dimensioni che mostra caratteristiche microanatomiche realistiche. Vengono creati a partire da poche cellule di tessuto, come cellule staminali embrionali o cellule staminali adulte pluripotenti che si possono auto-organizzare in una coltura tridimensionale. Gli organoidi sono il frutto degli studi dei Ricercatori H. Clevers e T. Sato e del premio Nobel giapponese S. Yamanaka; grazie al loro lavoro è diventato possibile riprodurre in laboratorio, partendo da cellule staminali adulte pluripotenti indotte (iPS) ed impiegando sistemi di stampa 3D, diversi tessuti cellulari di origine umana che sono in grado di produrre versioni in miniatura (circa 10000 volte più piccole del tessuto originale)  di tessuto epatico, polmonare, intestinale, cerebrale, pancreatico, retinico, renale, cardiaco, vescicale, cutaneo  e tessuti specifici di orecchio interno, lingua, denti, mammelle, ipofisi, tiroide e prostata.

Tali tecnologie innovative hanno dispiegato tutto il loro potenziale in ambito tossicologico raggiungendo e superando l’avanzamento in conoscenza garantito finora dalle metodologie tradizionali, in particolare recentemente è da segnalare lo studio qui riportato che vede coinvolte eccellenze italiane.

Sebbene per le singole sostanze chimiche i livelli di esposizione siano spesso al di sotto del limite stabilito per legge, esiste una radicata consapevolezza del fatto che l’esposizione multipla alle stesse sostanze in miscele complesse è in grado di provocare un impatto negativo sulla salute umana. Le attuali valutazioni del rischio, e i limiti normativi stabiliti di conseguenza, si sono però basate finora sull’esame delle singole sostanze chimiche. È pertanto essenziale verificare la possibilità di una strategia alternativa di valutazione del rischio, che consenta di testare in ambito epidemiologico e sperimentale i mix di sostanze cui siamo di fatto esposti. Il progetto EDCMixRisk ha dato una risposta a questa esigenza.

Un progetto innovativo

In una recente intervista Giuseppe Testa, Principal Investigator di EDC-MixRisk responsabile della modellistica sperimentale umana, professore di Biologia molecolare all’Università degli Studi di Milano, direttore del Centro di Neurogenomica presso Human Technopole e group leader presso l’Istituto Europeo di Oncologia, afferma: “Gli Organoidi cerebrali  umani,  hanno offerto, per la prima volta, l’opportunità di sondare direttamente gli effetti molecolari del mix di sostanze chimiche sul tessuto cerebrale umano, in fasi corrispondenti a quelle osservate durante la gravidanza. Abbiamo scoperto che, anche a concentrazioni basse, il mix interferisce direttamente sia con alcuni geni coinvolti nello sviluppo del cervello che con altri legati all’autismo”. Secondo Nicolò Caporale e Cristina Cheroni, tra i primi autori dello studio “con il lavoro del nostro laboratorio abbiamo integrato le evidenze epidemiologiche relative al mix di interferenti endocrini con la comprensione dei suoi meccanismi d’azione, facendo luce su come agisce sul cervello umano e in che modo può creare danni al suo sviluppo. Grazie a modelli sperimentali innovativi, abbiamo esposto in laboratorio progenitori neuronali e organoidi cerebrali umani a diverse concentrazioni del mix e caratterizzato il loro impatto sia a livello di regolazione genica con esperimenti di trascrittomica, che a livello cellulare con tecniche di microscopia, scoprendo che veniva alterato lo sviluppo dei neuroni e che la regolazione dell’ormone tiroideo era uno dei principali bersagli coinvolti”. I risultati di questo studio italiano pubblicato sulla prestigiosa ed autorevole rivista scientifica internazionale Science a febbraio del 2022 concordano ampiamente con i dati epidemiologici che vedono i bambini particolarmente vulnerabili ai danni che colpiscono il Sistema nervoso centrale in via di sviluppo per esposizione ai pesticidi sia in epoca prenatale che durante l’allattamento fornito da madri lavoratrici nel settore agricolo.

Le innovative e recentissime biotecnologie precedentemente illustrate stanno dimostrando di essere molto efficaci e performanti ed essendo basate sulla specifica biologia umana posseggono il potenziale di mettere in luce nuove e più efficaci strategie terapeutiche e preventive superando gradualmente, ma efficacemente il paradigma del modello animale in Tossicologia.

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