New global regulations and greater ethical conscience lead to stronger controls on the use of vertebrates in pre-clinical studies. To overcome the significant costs and time required to obtain authorisation for mammalian studies, alternative animal models have been proposed in recent years to reduce the utilisation of vertebrates. Three non-conventional pre-clinical models were proposed and tested in the present work to evaluate in vivo activity and toxicity of chemical and biological substances. Promising results were obtained from the Lepidoptera Galleria mellonella, which proved to be a reliable pre-clinical model for screening natural antimicrobial substances, probiotics, and the host-parasite relationship. Encouraging data were also observed using the Coleoptera Tenebrio molitor as a potential model of intestinal inflammation. In addition, the snail species Limacus flavus was developed as an in vivo mucosal model to assess the irritant potential of chemicals. Although the proposed models have some limitations, they have proven to be effective for rapid and reproducible pre-clinical screening. These assays do not require sophisticated instruments and are aligned with current legislation on the protection of animals used for scientific purposes.

Le nuove regole globali e una maggiore coscienza etica implicano controlli sempre più rigorosi sull’impiego dei vertebrati negli studi in vivo. Di conseguenza, negli ultimi anni, per ovviare ai rilevanti costi e ai tempi necessari ad ottenere le autorizzazioni per condurre studi sui vertebrati, sono stati proposti modelli alternativi che non utilizzano o riducono l’utilizzo dei vertebrati. Nel presente lavoro sono stati proposti e messi a puto tre modelli preclinici non convenzionali per condurre studi sull’attività e sulla tossicità in vivo di sostanze chimiche e biologiche. Risultati promettenti sono stati ottenuti dal lepidottero Galleria mellonella che si è dimostrato un modello preclinico affidabile sia per lo screening di sostanze antimicrobiche naturali, probiotici che per lo studio del rapporto ospite-parassita. Anche per il coleottero Tenebrio molitor sono stati ottenuti dati incoraggianti su un suo utilizzo come potenziale modello di infiammazione intestinale. Infine è stato messo a punto un modello di mucosa impiegando la specie di lumaca Limacus flavus per determinare il potenziale irritante di sostanze chimiche. Questi modelli, nonostante alcune limitazioni, si sono dimostrati strumenti efficaci per condurre screening rapidi e riproducibili che non richiedono strumenti sofisticati ma che sono in linea con le normative vigenti sulla tutela della sperimentazione animale

Modelli preclinici non convenzionali: vantaggi, limiti e applicabilità della proof of concept agli aspetti regolatori

CUTULI, Marco Alfio
2021-06-11

Abstract

Le nuove regole globali e una maggiore coscienza etica implicano controlli sempre più rigorosi sull’impiego dei vertebrati negli studi in vivo. Di conseguenza, negli ultimi anni, per ovviare ai rilevanti costi e ai tempi necessari ad ottenere le autorizzazioni per condurre studi sui vertebrati, sono stati proposti modelli alternativi che non utilizzano o riducono l’utilizzo dei vertebrati. Nel presente lavoro sono stati proposti e messi a puto tre modelli preclinici non convenzionali per condurre studi sull’attività e sulla tossicità in vivo di sostanze chimiche e biologiche. Risultati promettenti sono stati ottenuti dal lepidottero Galleria mellonella che si è dimostrato un modello preclinico affidabile sia per lo screening di sostanze antimicrobiche naturali, probiotici che per lo studio del rapporto ospite-parassita. Anche per il coleottero Tenebrio molitor sono stati ottenuti dati incoraggianti su un suo utilizzo come potenziale modello di infiammazione intestinale. Infine è stato messo a punto un modello di mucosa impiegando la specie di lumaca Limacus flavus per determinare il potenziale irritante di sostanze chimiche. Questi modelli, nonostante alcune limitazioni, si sono dimostrati strumenti efficaci per condurre screening rapidi e riproducibili che non richiedono strumenti sofisticati ma che sono in linea con le normative vigenti sulla tutela della sperimentazione animale
Advantages, limitations and pllicability of alternative pre-clinical models: from proof of concept to regulatory aspects
New global regulations and greater ethical conscience lead to stronger controls on the use of vertebrates in pre-clinical studies. To overcome the significant costs and time required to obtain authorisation for mammalian studies, alternative animal models have been proposed in recent years to reduce the utilisation of vertebrates. Three non-conventional pre-clinical models were proposed and tested in the present work to evaluate in vivo activity and toxicity of chemical and biological substances. Promising results were obtained from the Lepidoptera Galleria mellonella, which proved to be a reliable pre-clinical model for screening natural antimicrobial substances, probiotics, and the host-parasite relationship. Encouraging data were also observed using the Coleoptera Tenebrio molitor as a potential model of intestinal inflammation. In addition, the snail species Limacus flavus was developed as an in vivo mucosal model to assess the irritant potential of chemicals. Although the proposed models have some limitations, they have proven to be effective for rapid and reproducible pre-clinical screening. These assays do not require sophisticated instruments and are aligned with current legislation on the protection of animals used for scientific purposes.
Modelli animali alternativi; In vivo test; Nuove strategie antibatteriche
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