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L'impianto di conservazione dei ratti ai Hazelton Laboratories di Washington DC nel 1967. (Foto Fox / Getty Images)

La maggior parte dei nuovi farmaci potenziali non funzionano quando vengono testati nelle persone. Questi fallimenti non rappresentano solo una grande delusione, ma aumentano notevolmente i costi di sviluppo di nuove medicine.

Una delle cause principali di questi fallimenti è che la maggior parte dei nuovi farmaci vengono testati prima su topi, ratti o altri animali. Spesso questi studi sugli animali sembrano molto promettenti. Ma i topi semplicemente non sono delle piccole persone pelose, quindi questi studi spesso portano la scienza all'astrazione. Alcuni scienziati stanno ora ripensando agli studi sugli animali per renderli più efficaci per la salute umana.

Quando gli scienziati iniziarono a usare animali per la ricerca oltre un secolo fa, gli animali non erano considerati sostituti umani. Gli scienziati che studiavano i topi inizialmente cercavano di capire i topi, dice Todd Preuss, antropologo del Yerkes National Primate Research Center dell'Università di Emory: "Mentre questo processo andava avanti, abbiamo smesso di vederli come animali specializzati e abbiamo cominciato a vederli sempre più come mammiferi prototipici".

Ma un topo è davvero un mammifero generico? Preuss dice enfaticamente di no. Ma è così che i roditori erano dipinti quando sono diventati prodotti venduti agli scienziati. "Non era esclusivamente un interesse finanziario", dice. I venditori "credevano veramente che potessimo fare quasi tutto" con questi animali. "Potresti capire quasi tutte le caratteristiche dell'organizzazione umana, potresti curare quasi tutte le malattie studiando questi animali".

Questo era un assunto pericoloso. I ratti e gli esseri umani stanno camminando su una strada evolutiva separata da decine di milioni di anni. Abbiamo sviluppato le nostre caratteristiche uniche, e così hanno fatto i roditori. Quindi non dovrebbe sorprendere che un farmaco che funziona in un topo spesso non funziona in una persona.

Anche così, secondo Preuss, c'è un enorme impeto a continuare a usare gli animali come sostituti umani. Tutte le comunità scientifiche sono costruite intorno a ratti, topi e altri animali da laboratorio.
"Una volta che queste comunità esistono, hai un'infrastruttura di conoscenza: come allevare gli animali, come mantenerli in buona salute", dice Preuss. "Hai aziende che nascono per fornire apparecchiature specializzate per studiare questi animali".

Ci sono probabilità che persone diverse che studiano la stessa malattia usino lo stesso ceppo di animali. Le riviste e le agenzie di finanziamento se lo aspettano. "Così c'è un'intera istituzione che si sviluppa", dice Preuss. Ed è difficile interrompere quella cultura. (Preuss ha parlato di questo argomento in un incontro del 2016 ai National Institutes of Health.)

È possibile dare uno sguardo alla scala di questa impresa visitando uno delle centinaia di impianti a livello nazionale dedicati alla cura e all'alimentazione dei topi. Sul campus dell'Università di Stanford, gli operatori manovrano i carrelli di approvvigionamento attraverso i corridoi fluorescenti e passano una fila dopo l'altra di porte in un enorme impianto di topi.

Sono guidato attraverso il labirinto da Joseph Garner, scienziato comportamentale della Stanford University. Entriamo in una stanza senza finestre impilata da pavimento al soffitto di gabbie di plastica apparentemente identiche piene di topi. La filosofia che sta dietro la ricerca con i topi è di rendere tutto il più uniforme possibile, quindi i risultati di un impianto sarebbero uguali all'esperienza identica fatta altrove.

Ma nonostante i grandi sforzi per essere coerenti, questa organizzazione nasconde una grande quantità di variabili. Le lettiere possono differire da una struttura all'altra. Così potrebbe essere la dieta. I topi rispondono fortemente ai singoli manipolatori umani. I topi reagiscono anche in modo diverso a seconda che la loro gabbia sia vicina alle luci fluorescenti o nascosta nell'ombra.

Garner e colleghi hanno cercato di fare esperimenti identici in sei differenti strutture di topi, sparsi nei centri di ricerca europei. Anche usando topi geneticamente identici della stessa età, i risultati erano diversi su tutta la mappa. Garner dice che gli scienziati non dovrebbero nemmeno provare a fare esperimenti in questo modo.

"Immaginate di fare l'esperimento di un farmaco umano e dite alla FDA: «Ok, farò questo esperimento con maschi bianchi di 43 anni in una piccola città della California»", dice Garner, una città dove tutti vivono in ranch identici, con la stessa diete monotona e lo stesso termostato impostato alla stessa temperatura. "Che è troppo freddo, e non possono cambiarlo", continua. "E oh, hanno tutti lo stesso nonno!". La FDA lo deriderebbe come una sconfitta, dice Garner. "Ma questo è esattamente quello che facciamo con gli animali, cerchiamo di controllare tutto quello che possiamo e, di conseguenza, non impariamo nulla".

Garner sostiene che la ricerca basata sui topi sarebbe più affidabile se fosse più organizzata come un esperimento sull'uomo, riconoscendo che la variazione è inevitabile e progettandola per abbracciarla piuttosto che ignorarla. Lui e i suoi colleghi hanno pubblicato di recente un manifesto, invitando i colleghi del campo a guardare gli animali in questa nuova luce.

"Forse dobbiamo smettere di pensare agli animali come questi piccoli tubi di pelliccia che possono, o addirittura devono, essere controllati", dice. "E forse dovremmo invece pensare a loro come a dei pazienti". Questo potrebbe risolvere alcuni dei problemi con la ricerca sugli animali, ma non tutti.

Secondo Gregory Petsko, che studia l'Alzheimer e altri disturbi neurologici alla Weill Cornell Medical School, gli scienziati fanno di gran lunga troppe ipotesi sulla biologia di base della malattia quando creano modelli animali di queste malattie. "Probabilmente è solo quando arrivi a provare i trattamenti sulle persone che hai davvero idea di quanto siano giuste queste ipotesi", dice Petsko.

Nel suo campo, i presupposti sono spesso scadenti, o del tutto ingannevoli. E Petsko dice che questa mentalità è stata controproducente; gli scienziati nel suo campo "si sono fatti fuorviare per molti anni affidandosi così pesantemente ai modelli animali". Per molti anni questo è stato semplicemente il meglio che la scienza è riuscita a fare, dice Petsko. Quindi non incolpa i suoi colleghi per aver tentato. "Quello che sto dicendo è che a un certo punto devi tagliare le tue perdite. Devi dire: «Okay, questo ci ha portato fino a dove poteva portarci, molto tempo fa»".

Per le malattie neurologiche, dice Petsko, gli scienziati potrebbero imparare di più studiando le cellule umane che non gli animali interi. Gli animali sono ancora utili per studiare la sicurezza dei nuovi trattamenti potenziali, ma al di là di quello, dice, non contare su di essi.

Preuss della Emory concorda che l'uso degli animali come modelli di malattia è un motivo importante per cui molti risultati nella ricerca biomedica non sono facilmente riproducibili. "Penso che abbiamo i mezzi per trovare la soluzione". Come? "Devi pensare al di fuori della scatola modello", dice. I topi e i ratti non sono esseri umani semplificati. Gli scienziati devono smettere di pensare che lo siano.

Ma Preuss dice che gli scienziati possono ancora imparare molto sulla biologia e la malattia studiando gli animali, per esempio confrontando come differiscono gli esseri umani e gli altri animali o quali tratti comuni condividono. Quelli possono rivelare molto sulla biologia senza supporre che ciò che è vero in un topo abbia probabilità di essere vero in un essere umano.

"Gli scienziati devono uscire da una cultura che ostacola il progresso", dice Preuss. Questo è difficile da fare in questo momento, in un mondo in cui il finanziamento scientifico è sul tagliere. Molti scienziati sono riluttanti ad assumere un rischio che può causare un incendio. Ma il lato positivo è che ci potrebbero essere benefici per tutti noi, in forma di una migliore comprensione della malattia e di nuovi farmaci efficaci.