Página inicial >>O que fazemos >>Mantenha-se informado >>Canto da Ciência >>
Aqueles que defendem o uso de animais na pesquisa argumentam que animais não humanos são suficientes como os humanos para torná-los modelos cientificamente adequados de humanos, mas diferentes o suficiente para torná-los moralmente aceitáveis para experimentar neles. Além das objeções éticas de causar sofrimento a outras espécies sencientes, questões inerentes aos modelos animais – incluindo diferenças de tamanho e fisiologia, diferenças genéticas e variações nos alvos biológicos – limitam a capacidade dos dados coletados de um modelo animal de serem traduzidos para as pessoas.
Outras vezes, quando animais são usados em estudos de doenças humanas, a forma artificial como a doença é induzida no animal é muito distante da forma como as doenças ocorrem naturalmente nas pessoas, limitando o valor de tais estudos. A validade, utilidade, despesa e ética dos experimentos científicos que dependem de modelos animais são cada vez mais questionados – não apenas pelos defensores dos animais, mas por aqueles da comunidade científica – por isso é essencial que os pesquisadores desenvolvam e utilizem modelos que reflitam melhor a biologia humana e nos dêem a melhor chance possível de melhorar a saúde e o bem-estar humano.
A secção seguinte descreve tanto as alternativas tradicionais como as alternativas de ponta, que prometem reduzir, refinar e finalmente substituir o uso de animais na ciência.
Cultura de células in vitro
Cultura de células refere-se ao crescimento de células removidas de um animal ou planta num ambiente artificial apropriado, contendo componentes essenciais tais como nutrientes, factores de crescimento e gases. A cultura de células pode ser usada para estudos de função celular normal, na triagem e desenvolvimento de medicamentos e para a produção de compostos biológicos, tais como proteínas terapêuticas. As células em cultura são mais fáceis de manipular molecularmente, mais rápidas, mais baratas e mais reprodutíveis do que os modelos animais. Importante, as células humanas podem ser estudadas in vitro e oferecem o potencial de redução do uso animal em diversas áreas de estudo.
Muitos tipos diferentes de células estão disponíveis para uso em pesquisa, incluindo linhas celulares estabelecidas e células-tronco. Como as células estaminais têm a capacidade de se diferenciar em muitos tipos diferentes de células, os investigadores estão entusiasmados com a sua utilização como modelos de investigação. As células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) estão se tornando uma ferramenta muito valiosa no laboratório, já que os avanços nas técnicas celulares estão permitindo aos pesquisadores coletar células do corpo adulto de pessoas, reprogramá-las para um estado semelhante ao de células-tronco embrionárias e, finalmente, diferenciar as células para um tipo de célula de interesse. Estas células já são utilizadas no desenvolvimento de medicamentos e na modelagem de doenças. Como podem ser derivadas de pacientes com doenças diferentes, os iPSCs estão desempenhando papéis importantes na medicina personalizada.
Muitos estudos dependem de células cultivadas em pratos de plástico em uma monocamada plana, enquanto outros tentam estudar células em três dimensões para melhor imitar o cenário in vivo.
“Organóides”
A evolução da biologia das células estaminais tem facilitado a geração de modelos complexos chamados “organóides”, órgãos em miniatura in vitro que imitam parte da estrutura e função de órgãos reais. Estes modelos formam quando as células se auto-montam e se organizam em estruturas complexas em 3-D. Os organóides podem ser usados como modelos de doenças, em estudos de toxicologia e descoberta de drogas, e em estudos de desenvolvimento de órgãos, entre outras áreas de pesquisa. Muitos organóides já foram gerados, incluindo o rim, fígado, coração e pulmão.
“Órgãos em chips”
Outros modelos desenvolvidos para simular a funcionalidade ao nível dos tecidos e dos órgãos são “órgãos em chips”, dispositivos de cultura de células microfluídicas com canais revestidos por células vivas. Eles são projetados para imitar a arquitetura multicelular e microambiente bioquímico e mecânico visto in vivo. Estes “mini-organos” contêm células cultivadas em plataformas flexíveis que lhes permitem mudar de forma e responder a sinais físicos de formas não possíveis com as culturas tradicionais 2-D ou 3-D. Tais ferramentas podem ajudar os pesquisadores a entender melhor as atividades genéticas, bioquímicas e metabólicas das células no contexto dos tecidos e órgãos funcionais.
Um número de modelos de órgãos microengenhados já foi gerado e continua a ser otimizado, incluindo modelos do fígado, pulmão, rim, intestino, osso, mama, olho e cérebro. A esperança é que tais microssistemas, desenvolvidos com células humanas, possam substituir testes onerosos e pouco previsíveis em animais, tornando o processo de desenvolvimento de drogas e testes toxicológicos mais precisos e relevantes para o ser humano. Esses modelos poderiam ser projetados para imitar estados específicos de doenças e para estudar o desenvolvimento de tecidos e fisiologia de órgãos, reduzindo potencialmente a necessidade de testes em animais nessas e em outras áreas de pesquisa.
“Human-on-a-Chip”
A Food and Drug Administration (FDA) colaborou recentemente com a Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e os National Institutes of Health (NIH) para trabalhar em um projeto chamado Human-on-a-Chip. Com base na abordagem descrita acima para órgãos individuais em um chip, o objetivo do Human-on-a-Chip é gerar um modelo 3-D em miniatura que inclui 10 mini-orgãos humanos diferentes ligados entre si para formar um sistema fisiológico. Como esses órgãos individuais estariam ligados entre si e funcionariam como um sistema completo, o humano-em-chip teria mais probabilidade de imitar as atividades e processos biológicos do corpo humano. Embora essa nova ferramenta tenha a capacidade de revolucionar os testes toxicológicos, ela também pode ser modificada de forma a facilitar o estudo de diferentes estados patológicos. A esperança é que esta ferramenta, devido à sua complexidade e relevância humana, seja capaz de substituir ou reduzir o número de animais envolvidos na experimentação.
As primeiras tentativas de conectar diferentes órgãos juntos no mesmo chip já foram feitas. Enquanto os desafios estão à frente, os modelos atuais forneceram uma forte prova de conceito de que interações funcionais entre diferentes órgãos podem ser analisadas nestes dispositivos.
Simulação computacional
Avanços na tecnologia de simulação estão facilitando o desenvolvimento de modelos complexos e sofisticados de sistemas biológicos. Além de modelar ocorrências em ciência que já entendemos e para as quais já coletamos dados, os simuladores avançam nosso entendimento, permitindo-nos testar novas idéias e experimentar diferentes condições experimentais. A simulação pode servir como uma alternativa à ciência experimental tradicional e tem a vantagem adicional de que experimentos que podem ser impraticáveis ou muito caros para serem realizados tradicionalmente podem ser feitos usando tecnologia de simulação.
Estudos de autópsia e estudo de espécimes post-mortem
Autopsias são procedimentos médicos realizados por médicos nos quais o corpo de um indivíduo é minuciosamente examinado após a morte. Além de adquirir informações sobre a causa e a forma da morte de um indivíduo, uma grande quantidade de informações sobre doenças e lesões também pode ser coletada. Durante o procedimento, os médicos podem determinar a causa da morte de um indivíduo, aprender como uma doença progride e se tratamentos específicos para doenças têm sido eficazes e recolher amostras de tecidos e fluidos corporais para estudo adicional.
Estudos epidemiológicos
Epidemiologia é um campo de pesquisa focado no estudo da incidência, distribuição e controle de doenças em uma população, permitindo aos cientistas entender melhor como, quando e onde as doenças ocorrem. Os epidemiologistas desempenham um papel importante no avanço da ciência e na melhoria da saúde e bem-estar humanos, pois suas investigações sobre as causas das doenças e outras questões de saúde humana podem evitar a propagação de doenças e impedir que as questões de saúde pública voltem a acontecer. Um dos trabalhos importantes de um epidemiologista é tentar determinar fatores de risco (por exemplo, fatores ambientais e de estilo de vida) associados à doença, bem como fatores que podem ajudar a proteger contra doenças.
Estudos epidemiológicos têm demonstrado a relação entre tabagismo e câncer e revelaram a associação entre exposição química e doença no setor ocupacional. Embora estudos epidemiológicos não provem que fatores de risco específicos realmente causem a doença em investigação, eles mostram a correlação de fatores de risco específicos com a incidência da doença.
Noninvasive imaging
Uso de tecnologias médicas que fornecem imagens do corpo, incluindo ressonância magnética (RM), tomografia computadorizada (TC) e ultra-som, têm aumentado muito nossa compreensão de como o corpo funciona e desempenham um papel importante na medicina diagnóstica. O uso dessas técnicas pode servir como uma alternativa de substituição, pois dados significativos podem ser derivados diretamente das populações de pacientes.
Embora o NAVS acredite que o objetivo geral dos 3Rs seja a substituição do uso de animais, as técnicas de imagem também podem desempenhar um papel importante na redução e refinamento do uso de animais na experimentação. Por exemplo, se observarmos a progressão da doença em um modelo animal, os pesquisadores podem sacrificar animais a cada semana para coletar dados. Mas se, em vez disso, forem usadas imagens, eles podem realizar estudos em série sobre o mesmo animal e monitorar animais ao longo de suas vidas, reduzindo significativamente o número de animais utilizados. As imagens também podem servir como uma alternativa de refinamento, permitindo a realização de menos procedimentos invasivos.
Microdosagem
Testes clínicos de “fase zero”, também conhecidos como microdosagem, são uma abordagem que pode reduzir o número de medicamentos que passam por testes de segurança e toxicologia em animais, o que reduziria o número de animais utilizados em testes.
Na fase zero dos ensaios, um número muito pequeno de voluntários humanos, uma ou duas pessoas, receberiam uma quantidade muito baixa de um novo medicamento, uma dose tão baixa que não produziria um efeito farmacológico ou reação adversa. A partir destes estudos, o destino do composto no corpo humano, incluindo informações sobre como o corpo absorve, distribui e metaboliza o medicamento, pode ser determinado. Como a microdose do novo composto é tão baixa, o risco para o voluntário humano é muito pequeno. Este tipo de paradigma de testes tem grande potencial para reduzir substancialmente o número de animais utilizados em estudos de segurança, farmacológicos e de toxicidade de novos compostos, pois se um novo composto não tem um efeito desejado em humanos, então o composto não teria que passar por estudos de segurança adicionais em animais.