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Perché gli esperimenti con le scimmie?
Gli esperimenti sulle scimmie sono generalmente presi in considerazione quando non è possibile o non è consentito usare altri metodi. Si tratta di casi in cui la ricerca deve avvicinarsi il più possibile alle condizioni del corpo umano, ma la ricerca sull'uomo non è possibile per motivi etici, tra gli altri. È vietato condurre studi rischiosi sugli esseri umani. Le leggi nazionali e internazionali regolano la ricerca sugli esseri umani, per esempio la legge svizzera sulla ricerca umana o la Dichiarazione di Helsinki, che stabilisce che la ricerca sugli esseri umani dovrebbe essere basata, se necessario, su esperimenti animali. Tuttavia, il benessere degli animali deve essere preso in considerazione.
Esempi di questa necessaria vicinanza all'uomo sono problemi neurologici (cecità, paralisi, morbo di Parkinson o Alzheimer), virus particolari che colpiscono solo i primati (per esempio Zika, Ebola), sviluppo di protesi sensoriali o motorie, farmaci e vaccinazioni (per esempio Covid-19), ecc.
Quali successi sono stati ottenuti grazie agli esperimenti sulle scimmie?
Gli esempi che seguono mostrano esperimenti sulle scimmie che hanno portato a un uso medico-terapeutico nell’uomo. Per ragioni etiche e legali, questi esperimenti non potevano essere testati direttamente sull’uomo.suIn questi casi, sono stati necessari esperimenti sulle scimmie in modo che i malati e i feriti potessero essere curati. E chissà quali terapie veranno un giorno utilizzate per curare gli animali domestici dopo che saranno state implementate con successo nella medicina umana.
Paraplegia (paralisi della metà inferiore del corpo)
Nel 2016, la notizia che le scimmie (macachi) erano in grado di camminare di nuovo dopo un danno al midollo spinale ha fatto scalpore. Quello che sembrava fantascienza è diventato realtà: un elettrodo trapiantato nel cervello invia a una protesi i segnali necessari c per il movimento dei muscoli della gamba. Il paziente animale o - dopo l'introduzione nella medicina umana - umano può muovere di nuovo le gambe. Perché funziona? Nel caso di una lesione nervosa nel midollo spinale, le normali connessioni tra cervello e muscolo sono interrotte, il segnale per il movimento dal cervello non raggiunge più il muscolo, il paziente è paralizzato. Con le protesi elettroniche, tuttavia, la lesione nel midollo spinale può essere superata, i segnali dal cervello raggiungono di nuovo i muscoli e il paziente può muoversi di nuovo consapevolmente.
Dopo gli esperimenti sulle scimmie, questa terapia è stata applicata anche su persone paralizzate, nella speranza che anche loro potessero imparare di nuovo a camminare. Nel 2018, è stata effettivamente pubblicata la notizia che i pazienti, alcuni dei quali erano stati dipendenti dalla sedia a rotelle per anni, sono stati in grado di fare di nuovo i loro primi passi grazie alla stimolazione fornita dagli impianti. Anche se ancora con l'aiuto di stampelle e un rollator, ma almeno senza una sedia a rotelle.
Protesi
L'interazione tra cervello e muscoli è molto complessa. Non ha senso stimolare il cervello a caso. Immaginate di voler piegare la gamba, ma invece il muscolo si allunga o viene mosso il muscolo sbagliato. Quindi bisogna sapere con precisione quali segnali devono essere dati da dove e verso dove per rendere possibile un passo. Questo può essere registrato molto più precisamente sulle scimmie che su un ratto. Tuttavia, questo trattamento della paraplegia ha potuto portare al successo solo perché prima è stato possibile studiare il normale funzionamento del cervello e dei nervi coinvolti nella ricerca di base. In seguito, è stato possibile rendere i movimenti più precisi passo dopo passo fino a quando, alla fine, è stato possibile utilizzarli sugli esseri umani senza mettere ancora più a dura prova i pazienti di quanto non lo fossero già a causa delle loro lesioni. Ecco perché gli esperimenti sui macachi erano e sono indispensabili per il successo di questa terapia nell'uomo.
Impianti cocleari
Le persone che hanno gravi problemi di udito a causa del mancato funzionamento dei recettori delle cellule ciliate nell'orecchio interno possono beneficiare dei cosiddetti impianti cocleari, che stimolano la coclea per mezzo di impulsi elettrici. Questi impianti dell'orecchio interno, grazie ai quali molti bambini nati sordi imparano a sentire e parlare, sono stati sviluppati in esperimenti su gatti e cavie. I gatti hanno sensi uditivi particolarmente sensibili e il loro sistema uditivo è anatomicamente simile a quello degli umani. Inoltre, gatti e porcellini d'India sentono in una gamma di frequenza simile a quella degli esseri umani. Per la trasmissione più mirata dei segnali elettrici, i ricercatori del Centro tedesco dei primati stanno modificando geneticamente le cellule nervose in modo che possano essere stimolate da segnali luminosi invece che dalla corrente elettrica. A tal fine, i ricercatori stanno anche conducendo esperimenti sulle scimmie, dato che solo le scimmie comunicano con suoni simili agli umani e hanno un'anatomia simile. L'obiettivo è quello di sviluppare ulteriormente gli impianti in modo che i pazienti possano sentire meglio le melodie, le tonalità e il parlato.
Protesi visive (protesi visive)
Le persone cieche non possono più percepire i segnali visivi a causa della mancanza diinformazioni dal nervo ottico, dall'occhio o dea cervello. Una protesi in grado di colmare queste interruzioni può ripristinare la vista, almeno fino a un certo punto. Gli studi sulle scimmie hanno già dimostrato che con l'aiuto di tali protesi, la stimolazione elettrica nella corteccia visiva del cervello produce con successo immagini ottiche corrette. Questo è stato poi ripetuto negli esseri umani. Per questi studi non è stato possibile utlizzare nessun'altra specie animale perché solo i primati hanno un sistema visivo altamente sviluppato e sono anche anatomicamente più simili all'uomo rispetto agli altri animali. Come l’uomoumani, le scimmie hanno occhi rivolti in avanti e una visione ad alta risoluzione. Inoltre, solo le scimmie del Vecchio Mondo, che includono i macachi, hanno la cosiddetta visione tricromatica come l’uomo, cioè tre diversi tipi di coni come recettori di colore nella retina. Pertanto, trasportare questi studi all'uomo è molto più affidabile che farlo da altre specie animali.
Ci sono attualmente alcuni studi clinici in corso che mirano a utilizzare protesi visive nell'uomo: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03344848; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03326336
Paraplegia
Nel 2012, una persona affetta da sindrome lock-in è stata in grado di imparare con successo a muovere un braccio robotico con l'aiuto di elettrodi cerebrali. Nella sindrome del lock-in, le persone non sono in grado di muovere il proprio corpo o di esprimere i propri bisogni attraverso il linguaggio. Non possono comunicare con il mondo esterno e sono letteralmente rinchiusi nel loro corpo. Ai soggetti del test sono stati impiantati degli elettrodi nell'area del cervello responsabile del movimento dei muscoli del corpo. Questi elettrodi registrano i segnali del cervello e li trasmettono a computer esterni. Questi ultimi convertono i segnali in movimenti di un braccio robotico che rispondeva ai comandi destra/sinistra e giù/su. Con questo strumento, il soggetto pensa un movimento, che vorrebbe eseguire., il cervello produce i segnali corrispondenti e attraverso la connessione con il computer e il braccio robotico, la persona è effettivamente in grado di muovere il braccio robotico con la "forza del pensiero" e quindi portare una bottiglia alla bocca. La persona sottoposta al test è stata in grado di bere un sorso d'acqua in modo indipendente per la prima volta in 15 anni.
Lo stesso sarebbe presumibilmente applicabile ai pazienti tetraplegici. Il principio che questa attivazione da un braccio robotico funziona attraverso segnali cerebrali coscienti è stato anche dimostrato per la prima volta nei macachi prima che questo fosse applicato agli esseri umani. Questo esempio mostra che l'implementazione dalla ricerca di base attraverso la ricerca preclinica all'implementazione in clinica è spesso un lungo cammino: ci sono voluti ben 40 anni dall'inizio della ricerca a questo momento!
Rigenerazione del tessuto nervoso nella paralisi
Il cervello umano ha una capacità limitata di rigenerare i tessuti o i circuiti neuronali danneggiati. Negli anni '80, con l'aiuto di esperimenti sui topi, sono stati scoperti i fattori che sono responsabili di questa crescita limitata di nuove cellule nervose. Uno di questi fattori è Nogo-A. I ricercatori hanno successivamente sviluppato degli anticorpi per bloccare questa inibizione. Questo ha reso possibile, per esempio, di stimolare la ricrescita di vasi sanguigni nelle parti ferite del midollo spinale. Di conseguenza, i topi hanno mostrato miglioramenti significativi nelle loro capacità motorie.
I ratti che erano stati addestrati a correre su un tapis roulant erano anche in grado di muoversi di nuovo sul tapis roulant dopo una lesione del midollo spinale se trattati con un inibitore di Nogo-A. Anche gli crampi muscolari sono stati prevenuti e il controllo delle funzioni della vescica - un problema serio nelle persone paralizzate - è stato migliorato.
Questo è estremamente importante per il completo recupero di una lesione del midollo spinale negli esseri umani compromessi e può essere studiato solo in primati diversi dall'uomo, perché solo loro hanno le necessarie vie del midollo spinale che consentono una presa precisa. Questo sviluppo degli anticorpi anti-Nogo-A, e in particolare la partecipazione delle scimmie, ha avuto luogo in larga misura in Svizzera.
E’ stato anche possibile ripristinare la rigenerazione del tratto nervoso nei macachi e, inoltre, migliorare la capacità motoria fine delle mani. Questo è enormemente importante per un recupero completo da una lesione del midollo spinale negli esseri umani compromessi e può essere studiato solamente nell’uomo o nei primati perché entrambi hanno il tratto di midollo spinale necessario per permettere una presa precisa. Questo sviluppo degli anticorpi anti-Nogo-A, in particolare la sperimentazione sulle scimmie, ha avuto luogo in gran parte in Svizzera.
Il trattamento di pazienti paralizzati con anticorpi anti-Nogo-A ha già superato con successo la fase I degli studi clinici, cioè la verifica dell'effetto e dei possibili effetti collaterali. Al momento (a partire dal 2021), gli studi clinici sono in fase II, in particolare per testare tl'efficacia in pazienti tetraplegici di recente infortunio. Questo studio viene condotto in vari centri per persone con paralisi spinale, anche in Svizzera.