1980 veröffentlichte die New York Times eine ganzseitige Anzeige einer Tierrechtsgruppe, die ein führendes Kosmetikunternehmen beschuldigte, seine Produkte an den Augen von Kaninchen getestet zu haben. Die Kampagne war so effektiv, dass mehrere Schönheitsfirmen Hunderttausende von Dollar für die Forschung zusagten, um alternative Testmethoden zu finden, an denen keine Tiere beteiligt waren.
Was sind fast 40 Jahre später einige dieser Alternativen und wie viel Fortschritt haben wir gemacht?
Bevor wir uns mit der Antwort befassen, müssen wir einen wichtigen Unterschied machen: Obwohl "Tierversuche" normalerweise das Bild wehrloser Kaninchen hervorrufen, die im Namen der Schönheit gestoßen und gestoßen werden, den Einsatz von Tieren in der Forschung - und die Suche nach Alternativen - erstreckt sich weit über die Kosmetikindustrie hinaus. Tiere wie Mäuse und Ratten sind in der Toxikologie, der Untersuchung von Chemikalien und ihren Auswirkungen auf uns weit verbreitet. Tiere sind auch ein entscheidender Faktor für die Entdeckung und Prüfung von Arzneimitteln. In der biomedizinischen Forschung bilden Tiermodelle die Grundlage vieler Experimente, mit denen Forscher alles untersuchen können, von der Funktion der Schaltkreise im Gehirn bis zum Fortschreiten von Krankheiten in Zellen.
Trotz ihrer Bedeutung auf diesen Gebieten wird nun versucht, die Anzahl der für Tests verwendeten Tiere zu verringern. Dies ist teilweise auf ethische Bedenken zurückzuführen, die zu neuen Rechtsvorschriften in verschiedenen Ländern führen. Es kommt aber auch auf Geld und Zeit an.
"Theoretisch könnten Nicht-Tierversuche viel billiger und viel schneller sein", sagte Warren Casey, Direktor des Interagency Center des US National Toxicology Program zur Bewertung alternativer toxikologischer Methoden, das Alternativen zur Verwendung bei Tieren für Tests zur chemischen Sicherheit analysiert .
Ein weiteres Problem ist, dass sich Tiere in einigen Arten von Forschung zu stark vom Menschen unterscheiden, um die Auswirkungen bestimmter Produkte auf unseren Körper erfolgreich vorhersagen zu können. "Wir haben also Ethik, Effizienz und menschliche Relevanz", sagte Casey gegenüber Live Science, den drei Hauptfaktoren für die Suche nach Alternativen.
Was sind die bisher vielversprechendsten Optionen?
Daten, Daten, überall
Ein Ansatz besteht darin, Tiere durch Algorithmen zu ersetzen. Forscher entwickeln Rechenmodelle, die riesige Mengen an Forschungsdaten verarbeiten, um die Auswirkungen bestimmter Produkte auf einen Organismus vorherzusagen.
"Dies ist ein sehr anwendbarer Ansatz. Er ist sehr billig", sagte Hao Zhu, Associate Professor für Chemie an der Rutgers University in New Jersey. Zhu ist Teil eines Forschungsteams, das einen Hochgeschwindigkeitsalgorithmus entwickelt hat, der Unmengen von Informationen aus chemischen Online-Datenbanken extrahiert, um Tausende getesteter chemischer Verbindungen mit neuen, nicht getesteten zu vergleichen, indem strukturelle Ähnlichkeiten zwischen ihnen identifiziert werden. Dann wird das verwendet, was wir über die Toxizität der geprüft Verbindungen, um zuverlässige Vorhersagen über die Toxizität der ungetestet Sorten mit einer ähnlichen Struktur (unter der Annahme, dass diese gemeinsame Struktur bedeutet, dass die Verbindung ähnliche Wirkungen hat).
Typischerweise würde das Identifizieren der Wirkungen einer neuen Verbindung Dutzende teurer, zeitaufwändiger Tierversuche erfordern. Solche rechnerischen Vorhersagen könnten jedoch dazu beitragen, den Umfang der erforderlichen Tierforschung zu verringern. "Wenn wir zeigen können, dass die Verbindung, die wir auf den Markt bringen wollen, sicher ist, dann denke ich, dass diese Art von Studien ein Ersatz für aktuelle Tierstudien sein könnte", sagte Zhu. Eine ähnliche Studie von Forschern der Johns Hopkins University in Maryland zeigte, dass Algorithmen sogar möglich sind besser als Tierversuche zur Vorhersage der Toxizität in verschiedenen Verbindungen.
Miniaturorgane
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler damit begonnen, kultivierte menschliche Zellen auf Gerüsten zu züchten, die auf Kunststoffchips eingebettet sind, und dabei winzige Strukturen zu bilden, die die Funktion von Herz, Leber, Nieren und Lunge nachahmen. Diese als Organe-on-a-Chip bekannten Organe könnten eine neuartige Möglichkeit bieten, die Auswirkungen neuer Verbindungen oder Arzneimittel auf menschliche Zellen zu testen.
Tests mit diesen vereinfachten, miniaturisierten Versionen unserer Physiologie könnten für den Menschen relevantere Ergebnisse liefern als Tierversuche. Entscheidend ist, dass die Tests auch die Verwendung ganzer Tiere in den Erkundungsphasen der frühen Forschung ersetzen könnten, wenn Wissenschaftler nicht unbedingt ganze Systeme testen müssen. Organe auf einem Chip "adressieren größtenteils einen einzelnen Ausgang oder Endpunkt", sagte Casey - denn in diesem frühen Stadium kann es lediglich erforderlich sein, das Verhalten eines Zelltyps als Reaktion auf ein Medikament oder eine Krankheit zu testen als Wegweiser für die zukünftige Forschung.
Dies könnte "in den meisten Fällen dazu beitragen, die Anzahl der Tierversuche zu reduzieren, die Forscher im Rahmen laufender Projekte planen", sagte Florian Schmieder, ein Forscher, der an diesem Ziel arbeitet, indem er am Fraunhofer-Institut für Material- und Strahlentechnologie Miniatur-Nieren- und Herzmodelle entwickelt , in Deutschland. Neben Lungen, Lebern und Herzen entwickeln einige Unternehmen künstliche 3D-Strukturen, die die menschliche Haut nachbilden. Dies ist besonders wichtig in der Toxikologie, wo Tierhauttests seit langem eine Grundlage für das Verständnis der Auswirkungen neuer, nicht getesteter Verbindungen sind.
Das Ersetzen durch ein harmloses Modell ist nun Realität, sagte Casey: "Hautgewebemodelle haben sich als ziemlich effektiv erwiesen. Sie können Einblicke in die akuten Veränderungen geben - ob etwas ätzend sein und die Haut schädigen wird."
Humanstudien
Eine Idee, die häufig als Gegenmaßnahme zu Tierversuchen angesprochen wird, ist, dass wir uns stattdessen als Testpersonen anbieten sollten, wenn Menschen von neuen Behandlungen, Medikamenten und Forschung profitieren wollen. Das ist eine ziemlich vereinfachte und extreme Sichtweise - und in den meisten Ländern sind Tierversuche gesetzlich vorgeschrieben, bevor beispielsweise Menschen Medikamente erhalten. Es ist also auch nicht unbedingt praktisch.
Es gibt jedoch sorgfältig kontrollierte Formen menschlicher Tests, die das Potenzial haben, den Tiergebrauch zu reduzieren, ohne die menschliche Gesundheit zu gefährden. Eine solche Methode ist die Mikrodosierung, bei der Menschen ein neues Medikament in so geringen Mengen erhalten, dass es keine breiten physiologischen Auswirkungen hat, aber gerade genug im System zirkuliert, um seine Auswirkungen auf einzelne Zellen zu messen.
Die Idee ist, dass dieser vorsichtige Ansatz dazu beitragen könnte, nicht lebensfähige Medikamente frühzeitig zu eliminieren, anstatt Tausende von Tieren in Studien zu verwenden, die möglicherweise nur belegen, dass ein Medikament nicht wirkt. Der Ansatz hat sich als sicher und effektiv genug erwiesen, dass viele große Pharmaunternehmen jetzt Mikrodosierungen einsetzen, um die Arzneimittelentwicklung zu rationalisieren.
"Es wird natürlich ethische Bedenken geben, aber diese könnten leicht durch die potenziellen Gewinne bei der effizienteren Vermarktung sicherer und wirksamerer Arzneimittel aufgewogen werden", sagte Casey.
Wo sind wir jetzt?
Was bedeuten diese Alternativen für die Zukunft der Tierversuche? In einigen Forschungsbereichen wie dem Testen von Kosmetika - wo so viele bestehende Produkte bereits durch Tierversuche als sicher erwiesen wurden - wird zunehmend anerkannt, dass das Testen neuer Produkte etwas ist, das wir wirklich nicht brauchen, um diese Branche voranzutreiben. Dies wird durch Vorschriften wie die der Europäischen Union bestätigt, die jetzt Tierversuche an kosmetischen Produkten verbieten, die innerhalb der EU hergestellt und verkauft werden.
Wir sehen auch Fortschritte in der toxikologischen Forschung. Toxikologen verlassen sich seit langem auf sechs Kerntests auf Tierbasis, bei denen neue Produkte auf akute Toxizität untersucht werden. Dabei wird geprüft, ob ein Produkt beim Verzehr Hautreizungen, Augenschäden oder den Tod verursacht. Aber in den nächsten zwei Jahren werden diese Basistests in den USA wahrscheinlich durch nicht-tierische Alternativen ersetzt, sagte Casey. Der Grund für diesen Fortschritt ist, dass die "Biologie, die diesen Arten von Toxizität zugrunde liegt, viel einfacher ist als andere Sicherheitsbedenken, die auftreten können, wenn sie über einen längeren Zeitraum einer Chemikalie ausgesetzt werden, wie z. B. Krebs oder Reproduktionstoxizität", sagte Casey.
In anderen Forschungsbereichen, in denen die untersuchten Fragen komplexer sind, bieten Tiermodelle jedoch immer noch die einzige Möglichkeit, die vielfältigen, weit verbreiteten und langfristigen Auswirkungen einer Verbindung, eines Arzneimittels oder einer Krankheit vollständig zu verstehen. "Die Physiologie ist wirklich sehr, sehr komplex und wir haben sie immer noch nicht im Griff" - und auch nichts, was sie rechtmäßig nachahmt, abgesehen von Tiermodellen, sagte Casey.
Trotz der vielversprechendsten Fortschritte wie der Entwicklung von Organen auf einem Chip ist dies noch weit von allem entfernt, was einen verbundenen menschlichen Körper darstellt. "Das Hauptproblem bei der Entwicklung künstlicher Organsysteme besteht darin, die gesamte Komplexität eines lebenden Organismus in vitro zu erlangen", sagte Schmieder. "Das Problem hierbei ist, die Kinetik und Dynamik des menschlichen Körpers auf wirklich prädiktive Weise zu emulieren."
Während Organe auf einem Chip und andere Erfindungen helfen könnten, einfachere Fragen zu beantworten, sind derzeit Ganztiermodelle die einzige Möglichkeit, komplexere Effekte zu untersuchen - beispielsweise wie Schaltkreisfunktionen im Gehirn mit sichtbaren Verhaltensweisen verknüpft sind. Dies sind die Arten von Fragen, die uns helfen, menschliche Krankheiten zu verstehen und letztendlich zu lebensrettenden Behandlungen und Therapien führen. Die Tierversuche, die diesen Entdeckungen zugrunde liegen, bleiben also entscheidend.
Es ist auch erwähnenswert, dass einige der vielversprechendsten Nicht-Tier-Tests, die wir heute haben - wie Algorithmen - nur funktionieren, weil sie auf jahrzehntelanger Tierforschung zurückgreifen können. Und um in Zukunft voranzukommen, müssen wir diese Forschung fortsetzen, sagte Zhu.
"Wir können Computer nicht verwenden, um Tierversuche vollständig zu ersetzen. Wir benötigen noch einige Tierversuche auf niedriger Ebene, um die erforderlichen Daten zu generieren", sagte Zhu. "Wenn Sie mich bitten würden, für einen vielversprechenden Ansatz zu stimmen, würde ich für eine Kombination aus rechnerischen und experimentellen Methoden stimmen."
Gibt es also Alternativen zu Tierversuchen? Die kurze Antwort lautet ja - und nein. Obwohl wir mehrere Optionen haben, sind sie derzeit nicht hoch genug, um Tierversuche auszurotten. Entscheidend ist jedoch, dass sie die Anzahl der Tiere reduzieren können, die wir in der Forschung verwenden. Und mit neuen Vorschriften und immer intelligenteren Alternativen können wir zumindest hoffen, dass die Zahl der Tiere in Zukunft weiter sinken wird.
