Prof. Thomas Hartung – ex Direttore dell’ECVAM attualmente Professore presso la Facoltà di Sanità Pubblica dell’Università Jhon Hopkins di Baltimora

L’intervento del Prof. Hartung alla Conferenza svoltasi a Palazzo Montecitorio per i 30 anni della LIMAV – Analisi e proposte per i metodi alternativi di ricerca scientifica specie specifica:

“Buongiorno. Grazie per l’invito ed anche per le gentili parole. So che francamente il mio italiano ha preso un po’ di ruggine, dopo otto anni fuori dal paese, ma ritornare è sempre un grande piacere. Passiamo, come tutti gli anni, l’estate al lago Maggiore, dove io ho lavorato con la commissione europea per otto anni. Nel 2002, quando sono arrivato qui, ero un giovane professore di farmacologia ed in questa disciplina si utilizzano animali. Utilizziamo anche delle cellule. Utilizziamo i pazienti e anche persone sane, per testare le varie sostanze. Noi sappiamo molto bene che gli animali danno solo un piccolo contributo all’informazione, ma tanti esperimenti differenti danno una idea di ciò che funziona e ciò che non funziona.

E il fatto importante è che il 97% degli esperimenti che danno risultati positivi negli animali, falliscono negli uomini.

Pensate: 97%! Questa è già una dimostrazione; inoltre ci sono tanti studi su sostanze che sono quasi identiche. Probabilmente la percentuale di successo nell’uomo, di sostanze che funzionano molto bene in animali, è il 2%. Questo, per chi fa il nostro lavoro, è quasi la normalità.

Quando mi fu offerto dalla commissione europea di assumere la responsabilità del centro per la per la convalidazione dei metodi alternativi (ECVAM), la considerai una grande offerta. Era veramente una grande occasione per cambiare qualcosa nel nostro campo. Io ero sorpreso che si sentisse il bisogno della tossicologia. Il problema era evidente per quanto riguarda le sostanze cosmetiche, che hanno fatto il loro Big Bang esattamente quando io sono arrivato. Il progetto di proibire i test sugli animali per produrre cosmetici, era veramente una opportunità di sviluppo per i metodi alternativi.

Negli ultimi quindici anni si è sviluppato anche il programma REACH, allo scopo di testare 40.000 sostanze chimiche (che sono già sul mercato). Sono veramente progetti enormi, i quali sono anche una opportunità per nuovi approcci scientifici, cioè per sviluppare nuovi metodi alternativi.

Il primo fatto da rilevare è quanto poco noi sappiamo di queste sostanze. Noi abbiamo più o meno 100.000 sostanze chimiche, in prodotti che noi utilizziamo abitualmente e circa 3.000 sono stati usati intensamente come farmaci, o pesticidi. 10.000 sostanze sono state testate e 90.000 non sono testate per niente: non ci sono dati pubblici. Questo vuol dire che la necessità di capire che cosa mettiamo nel cibo e cosa troviamo in moltissimi prodotti di uso quotidiano, è la prima cosa da fare. Io ho capito fin dall’inizio che il risultato che ci si attendeva da me era di introdurre una metodologia nuova, per prima cosa, a causa dell’etica. L’Europa è veramente avanti a tutti gli altri paesi, nel campo etico. Già dal 1986 abbiamo una legislazione che dice: se c’è un metodo alternativo, senza animali, dobbiamo utilizzarlo. Non esiste nessun altro paese che prescriva questo.

Adesso, per esempio, io sono negli Stati Uniti, alla Johns Hopkins; noi abbiamo una legislazione sulla protezione degli animali, immutata dal 1967. La legislazione dice che il 90% degli animali ,che utilizziamo in laboratorio, non sono protetti. Negli Stati Uniti un bambino, a scuola, può fare esperimenti sugli animali senza limitazioni e questo accade realmente. Questo significa già che noi siamo fortunati, perchè abbiamo una legislazione, già da più di trent’anni, che stabilisce una protezione sempre più forte, per gli animali. Non siamo alla fine, ma qualcosa è iniziato.

Veramente lo sviluppo di metodi alternativi ha creato una differenza da prima dell’ ECVAM. Ciò che io ho preparato durante gli anni alla direzione dell’ ECVAM, è un cambiamento di metodo. Ci sono molte cose che noi dobbiamo ridurre, o abbandonare completamente. Gli esperimenti sugli animali sono fra questi, non solo per gli aspetti etici. L’aspetto etico però è importante. Per me è chiaro che se una persona fa un esperimento non necessario su animali, è semplicemente un pazzo. Io sono medico e non posso accettare una crudeltà inutile, antiscientifica, antieconomica.

Dico questo per i miei colleghi, ma voglio sottolineare che ci sono degli aspetti economici, oltre quelli etici e scientifici. La SA è una metodica troppo costosa e dura troppo a lungo. Fare un esperimento sugli animali, per testare una sostanza chimica e sapere se è cancerogena, costa 1 milione di euro. Questa cifra per testare una sostanza sola! Per avere dei risultati occorrono quattro anni! Il metodo non è abbastanza veloce per dare l’informazione necessaria e per scegliere le sostanze giuste per i nostri prodotti. Così, con questo metodo abbiamo testato solo 3.000 sostanze su 100.000 che sono sul mercato, ma questo è solo un aspetto del problema. Le informazioni che abbiamo ottenuto sono valide per il cancro del ratto, per il cancro del topo, non il cancro dell’uomo. Se noi facciamo lo stesso esperimento con il topo e il ratto per testare una sostanza, per il cancro, abbiamo solo il 57% di correlazione fra le due specie. Solo il 57% fra topi e ratti, che sono geneticamente molto simili, mentre l’ uomo è molto diverso! Tuttavia, nessuno dice che uno di questi risultati è migliore, più predittivo di ciò che avverrà sull’uomo; non si può prevedere la reazione umana. Tutto questo vuol dire che esistono aspetti etici e scientifici, ma anche economici. Non possiamo testare 100.000 sostanze con questa metodica; non abbiamo il tempo! Non possiamo aspettare ed i risultati sono incerti. Certo è meglio sapere qualcosa sul cancro dei ratti, che non sapere niente, ma questo non significa che noi sappiamo quello che vogliamo sapere.

La mia prima lezione è stata che la sperimentazione sugli animali, non è un punto di riferimento, non è niente di certo, per l’uomo. I nuovi metodi che noi sviluppiamo sono migliori di questo.

Il grande cambiamento è questo: durante gli ultimi 15 anni la visione dei ricercatori è cambiata. Abbiamo capito il problema di questa sperimentazione insicura su animali, perchè abbiamo banche dati che mostrano le limitazioni della SA. Una di queste banche è stata creata da ECHA, dall’agenzia per le sostanze chimiche ad Helsinki. Si tratta del gestore di REACH. Questo conferisce un grande vantaggio, perché la legislazione di REACH è la prima legislazione a livello mondiale che mette in pubblico tutti i risultati principali della validazione delle sostanze chimiche: così, noi abbiamo una banca dati delle prime 10.000 sostanze chimiche registrate, che hanno avuto 800.000 studi sugli animali: immaginate 800.000 studi differenti per queste 10.000 sostanze!

Noi abbiamo potuto, in questa nuova situazione, analizzare la riproducibilità di un esperimento su un animale. Un esperimento che quasi tutti conoscono, in tossicologia, è mettere una sostanza chimica sulla cornea del coniglio. E’ qualcosa di terribile, per i conigli, ma era un metodo comunissimo che fu provocato da una reazione nell’opinione pubblica ad un avvenimento drammatico.. Negli anni 30, in USA, ci fu uno scandalo. Una sostanza chimica che era in un prodotto cosmetico (p-fenilendiammina) provocò 3.000 casi di reazioni “non desiderate”. Cinque persone sono divenute cieche e una persona è morta, a causa di questo prodotto cosmetico. Il risultato di questi effetti indesiderati fu che la FDA, dopo la promulgazione di una nuova legge, creò il test sui conigli. John Draize, ricercatore, trovò una soluzione con la tecnologia degli anni ’30 e nel 1943 è stato introdotto questo metodo, che esiste ancora ora .

Noi abbiamo usato la banca dati e la prima cosa scioccante trovata è stata reperire due sostanze, testate più di 90 volte in occhi di conigli! Abbiamo poi trovato 69 sostanze che erano state testate più di 45 volte; una perdita di animali enorme, un danno non necessario! Perché? Perché nessuno sapeva che qualcun altro aveva già fatto quelle stesse indagini sperimentali. Non dimentichiamo che, prima degli anni 80 ,era necessario registrare in tutti i paesi diversi, ogni prodotto, fornendo i dati sperimentali. Una ditta tedesca, fortunatamente, produsse una sostanza che registrò in Germania, Francia, Italia, Inghilterra. E non è stato necessario produrre i dati, sperimentali in tutti questi paesi, perché si è accettato il risultato del paese produttore. Fortunatamente questo è stato uno dei grandi passi avanti.

Oggi abbiamo la struttura per l’autorizzazione, per lo sviluppo e la cooperazione a livello economico . Negli anni ’80, si è affermato un nuovo principio: quello dell’accettazione dei dati di qualità. Abbiamo utilizzato tutti i dati posseduti ed abbiamo trovato che, su 3.000 sostanze, si erano ottenuti 9.000 risultati sugli occhi dei conigli. Inoltre, non trascuriamo l’aspetto psicologico: se una sostanza ha avuto un risultato positivo, questo convince che veramente è corretto fare così. Il metodo sembra giusto. Si producono dunque danni enormi, ma gli esperimenti vengono ripetuti lo stesso, molte volte.

Anche questa abitudine, inutile e dannosa, ci ha fornito un argomento contro la SA. Se semplicemente si ripete lo stesso sperimento, solo nel 70% dei casi si ha lo stesso risultato; nel 20% dei casi, si hanno effetti inferiori e nel 10%, nessun effetto.

Questa è la riproducibilità di un esperimento, se viene ripetuto più volte. Questo è un passo molto importante, anche perchè definisce ciò che noi vogliamo sostituire.

Già negli anni ’90 abbiamo creato metodi con una riproducibilità dell’85%. Ma gli enti regolatori volevano una riproducibilità superiore al 90%. Dobbiamo riprodurre, ma la sperimentazione sugli animali non è riproducibile, e noi l’abbiamo capito durante gli ultimi anni. Al contrario, i metodi chimici,in tossicologia sono molto più riproducibili della sperimentazione sugli animali.

Dunque, oggi, il controllo di qualità, ci permette un confronto fra la SA ed i metodi chimici. Noi abbiamo qualcosa di molto standardizzato, sugli effetti delle grandi dosi di sostanze chimiche. Non abbiamo bisogno di una malattia per studiare e ricercare. Anche nel campo delle sostanze farmaceutiche esiste lo stesso problema. Ci sono due studi molto importanti, pubblicati in REACH nel 2011 e 2012: in uno la ditta Bayer ha analizzato la percentuale di studi presa dalle pubblicazioni scientifiche. E’ stato esaminato quanto sono riproducibili. Ebbene, dal 25% al 75% delle ricerche pubblicate che sono state utilizzate per sviluppare qualcosa di nuovo, non funzionava! Ancora peggio: un anno dopo una ditta degli Stati Uniti ha analizzato 53 pubblicazioni che sono veramente considerate molto importanti nel campo del cancro, ma su 53 studi solo 6 (11%) erano riproducibili! Questo significa che esiste un problema che non è solo della tossicologia, ma è un problema che chiamiamo “reproducibility crisis“.

Fra i ricercatori è sorta una discussione sui nostri mezzi e sul nostro controllo di qualità. Non è abbastanza efficiente . Per questo, in tanti altri paesi adesso si tenta di migliorare i controlli di qualità e questo per me è uno sviluppo molto importante, perché apre la porta a nuovi metodi che sono meglio controllati, sono di buona qualità e non abbiamo più la necessità di sperimentare su animali.

Se ci sono dei pazzi, che preferiscono non utilizzare una opportunità reale, allora dobbiamo aprire una discussione oggettiva. Dobbiamo fare tutto per evitare la discussione a livello etico, perchè noi possiamo avere dei valori differenti e sembrerà sempre di maggior valore la vita di un bambino, rispetto a quella degli animali. Ma sulla qualità non si discute: sono dati oggettivi. Se qualcosa non è riproducibile non è scientifico.

Così abbiamo sviluppato un programma qui in Italia che si chiama “Evidence-Based Toxicology” Questo è il modello di una medicina basata sull’evidenza, che è una rivoluzione, perché con metodi oggettivi e trasparenti, abbiamo sviluppato i mezzi per decidere se un nuovo trattamento è migliore di quello tradizionale, oppure no. Un ricercatore famoso dice questo è il modo giusto di agire, usando veramente dati oggettivi. Abbiamo fatto la prima conferenza nel 2007 al lago di Como con 170 ricercatori ed esperti. Abbiamo sviluppato l’idea della “Tossicologia basata sull’evidenza”.

Due anni dopo, io ho ricevuto l’ invito della JOHN HOPKINS, una delle università migliori del mondo. Una università di solo 20.000 studenti, ma con 10 miliardi di fatturato. E’ stata creata per me una cattedra ordinaria, per la Tossicologia basata sull’evidenza. lo sono ovviamente molto contento che durante questi otto anni ci siano state delle agenzie importanti, le quali hanno accettato questa idea. Quando io sono partito della commissione europea, invece, nessuno ha voluto continuare in questa direzione.

Oggi collaboriamo con EFSA, l’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare qui a Roma e adesso sono il vicepresidente della “Evidence-Based Toxicology”. Noi facciamo degli eventi insieme e collaboriamo con EPA FBA. Adesso questo è divenuto un nuovo standard. E’ un approccio oggettivo, lasciando fuori tutti gli altri aspetti e basandoci solo sui fatti.

Questo è veramente molto importante per il cambiamento che noi vogliamo: l’oggettività.

La terza lezione è stata che noi dobbiamo anche far aumentare la sperimentazione sulle cellule. Queste sono delle tecnologie giovani e noi abbiamo tante limitazioni, abbiamo tanti artefatti ed il controllo della qualità di queste cellule è un progetto molto importante. Anche qui abbiamo iniziato; è un sistema di come far controllare e fare rapporti di buona qualità, sui metodi cellulari. Ancora una volta un progetto che nessuno ha continuato, ma due anni fa lo abbiamo ripreso. Adesso abbiamo creato una collaborazione internazionale e lavoriamo sul nuovo statuto, sulle cellule staminali. Oggi abbiamo metodi per riprodurre organi e tessuti: non più solo cellule, ma tessuti, con funzionalità e architettura di organi. Altri parleranno della produzione di modelli che sono veramente organi, non solo cellule.

Questa è stata la mia quarta lezione: noi dobbiamo utilizzare le nuove tecnologie per creare modelli di organi e tessuti. Sempre controllando la qualità.

C’è anche un altro settore molto importante: è la potenza dei nostri computers. La tossicologia computazionale è veramente impressionante, ma la base di questo è big data. Come ho detto noi abbiamo creato una banca dati che, in questo momento, è la più grande del mondo. Un anno fa erano 10.000 le sostanze chimiche esaminate, con 800.000 studi. Come ho già detto, adesso abbiamo una banca dati immensa, 70 milioni di strutture, di cui 300.000 hanno dei dati biologici e 20.000 di queste sostanze, hanno i dati degli animali. Con questa banca dati abbiamo creato un approccio basato sulla struttura delle sostanze chimiche. Siamo capaci di analizzarle: per una sostanza che non ha dati, cerchiamo le sostanze simili per le quali abbiamo dati. Io stesso non ci credevo, ma un mio studente mi ha dimostrato nella sua tesi che l’ approccio chimico funziona allo stesso livello di qualità della sperimentazione su animali. Abbiamo fatto progressi. Noi oggi,siamo capaci di identificare sostanze tossiche nell’80% dei casi, meglio della sperimentazione su animali. Queste identificazioni sono fattibili per più di 70% delle sostanze chimiche. Con la crescita della nostra banca dati la percentuale si amplia sempre di più, così che è stato possibile iniziare una collaborazione con una ditta no profit degli Stati Uniti. Qualcosa di molto simile è avvenuto in Germania, in Olanda e in Italia. Queste strutture hanno il compito di creare uno standard per la sicurezza. Successivamente testano e danno una valutazione per ogni prodotto testato. Io spero molto, perche’ non avendo un prodotto da vendere, ricercano solo la sicurezza ed in solo sette mesi abbiamo creato un prodotto che adesso è disponibile su Internet. Si può scrivere la formula della prima sostanza che vi viene in mente ed ottenere il risultato, che è necessario per la registrazione REACH 2018. Possiamo dunque predire se una sostanza sarà utile o dannosa. Il tossicologo principale dell’associazione americana delle ditte chimiche ha dichiarato che, con questi risultati, lui non farà più esperimenti sugli animali! Inoltre, il prezzo è solo una piccola parte di quanto costa la sperimentazione sull’animale!

Ma questo è solo l’inizio, perché noi adesso possiamo diffondere, fare anche delle lezioni agli studenti su questo programma. Non basta: un’azienda può utilizzare dietro un Firewall, questo stesso programma. Tutto questo mostra solo lo sviluppo dei metodi, anche a livello computazionale ed è un esempio di progresso nel nostro campo.

Anche un ‘altro progetto nostro mostra molto bene come abbiamo progredito: la coltura degli organi. Un anno fa noi abbiamo, per la prima volta, mostrato il nostro progetto. Abbiamo delle bellissime immagini che mostrano come, partendo da cellule staminali della pelle di un paziente, abbiamo ottenuto un mini-cervello umano, della taglia di un occhio di mosca. Visibile, anche se piccolissimo, ma funzionante: i nervi comunicano a livello neuroelettrico, tanto che possiamo registrare la comunicazione. Sono presenti anche le cellule che aiutano questi nervi. Per gli esperti, questo crea veramente un’architettura di cervello, costruita in laboratorio. Ciò è molto importante. Abbiamo standardizzato questo processo e possiamo creare milioni di queste cellule che costano pochissimo, molto molto meno di un animale. Questo mini-encefalo è un modello umano, veramente disponibile.

Noi computiamo tutti i metodi e facciamo la formazione dei ricercatori ma comunque, ci vuole tempo. Ci vuole più o meno un anno, per introdurre questa tecnologia in un laboratorio nuovo, però adesso abbiamo una ditta della Hopkins. Si chiama Organo. Noi vogliamo rendere disponibili queste cellule, così che si possano confrontare le cellule di una persona sana e quelle di un caso di morbo di Parkinson.

Nessuno ha un buon motivo per non utilizzare un modello umano e continuare ad utilizzare il modello fondato sui animali. Tutto questo mostra che c’è uno sviluppo, a livello della tecnologia, che veramente ha provocato un salto di qualità. Tale sviluppo è basato sulle cellule umane e sulle ricerche computerizzate. Abbiamo oggi computers la cui potenza cresce permanentemente, ma c’ è anche l’inizio di un cambiamento vero, dovuto a due osservazioni che abbiamo fatto e capito. Siamo arrivati a metodi di convalidazione in modo obbiettivo, non più soggettivo.

Questi nuovi metodi e queste nuove tecnologie insieme ad un nuova mentalità, creano una sinergia. Ed io sono quindi molto ottimista: c’è un vero cambiamento e tutto quello che abbiamo aspettato da tanti anni (in cui abbiamo ridotto prima dell’1%, poi del 2% la sperimentazione sugli animali ), si realizzerà. Questo sarà la ralizzazione di un progetto a lungo perseguito. Il vero cambiamento sarà in un futuro, ormai non così lontano. Grazie a tutti, Spero che il mio italiano sia stato comprensibile. Grazie.”