Home >> Hvad vi gør >> Hold dig informeret >> Science Corner >>>
De, der forsvarer brugen af dyr til forskning, hævder, at ikke-menneskelige dyr ligner mennesker nok til at være videnskabelige modeller af mennesker, men er forskellige nok til at gøre det moralsk acceptabelt at eksperimentere med dem. Ud over de etiske indvendinger mod at påføre andre følende arter lidelse, begrænser de iboende problemer med dyremodeller – herunder forskelle fra mennesker i både størrelse og fysiologi, genetiske forskelle og variationer i biologiske mål – evnen til at overføre data indsamlet fra en dyremodel til mennesker.
Dertil kommer, at når dyr anvendes i undersøgelser af sygdomme hos mennesker, er den kunstige måde, hvorpå sygdommen fremkaldes hos dyret, langt fra den måde, hvorpå sygdomme forekommer naturligt hos mennesker, hvilket begrænser værdien af sådanne undersøgelser. Der sættes i stigende grad spørgsmålstegn ved gyldigheden, nytten, omkostningerne og etikken af videnskabelige eksperimenter, der er baseret på dyremodeller – ikke kun af dyreforkæmpere, men også af dem i det videnskabelige samfund – og derfor er det vigtigt for forskerne at udvikle og anvende modeller, der bedre afspejler menneskets biologi og giver os den bedst mulige chance for at forbedre menneskers sundhed og velvære.
I det følgende afsnit beskrives både traditionelle og banebrydende alternativer, som giver løfte om at reducere, forfine og i sidste ende erstatte brugen af dyr i videnskaben.
In vitro cellekultur
Cellekultur henviser til vækst af celler, der er fjernet fra et dyr eller en plante, i et passende kunstigt miljø, der indeholder vigtige komponenter som f.eks. næringsstoffer, vækstfaktorer og gasser. Cellekultur kan anvendes til undersøgelser af normal cellefunktion, til screening og udvikling af lægemidler og til fremstilling af biologiske forbindelser som f.eks. terapeutiske proteiner. Celler i kultur er lettere at manipulere molekylært, hurtigere, billigere og mere reproducerbare end dyremodeller. Det er vigtigt, at humane celler kan undersøges in vitro og giver mulighed for at reducere brugen af dyr inden for flere forskningsområder.
Der findes mange forskellige typer celler til brug i forskningen, herunder etablerede cellelinjer og stamceller. Da stamceller har evnen til at differentiere sig til mange forskellige celletyper, er forskerne begejstrede for deres anvendelse som forskningsmodeller. Inducerede pluripotente stamceller (iPSC’er) er ved at blive et meget værdifuldt redskab i laboratoriet, da fremskridt inden for celleteknikker gør det muligt for forskere at indsamle voksne kropsceller fra mennesker, omprogrammere dem til en embryonal stamcellelignende tilstand og i sidste ende differentiere cellerne til en celletype af interesse. Disse celler anvendes allerede i forbindelse med udvikling af lægemidler og sygdomsmodellering. Da de kan stamme fra patienter med forskellige sygdomme, spiller iPSC’er en vigtig rolle i personlig medicin.
Mange undersøgelser er baseret på celler, der er dyrket på plastikskåle i et fladt monolag, mens andre forsøger at undersøge celler i tre dimensioner for bedre at efterligne in vivo-scenariet.
“Organoider”
Forbedringer i stamcellebiologien har gjort det lettere at fremstille komplekse modeller kaldet “organoider”, miniatureorganer in vitro, som efterligner nogle af de rigtige organers struktur og funktion. Disse modeller dannes, når celler samler sig selv og organiserer sig i komplekse 3D-strukturer. Organoider kan bl.a. anvendes som sygdomsmodeller, i toksikologiske undersøgelser og undersøgelser af lægemiddelforskning og i undersøgelser af organudvikling. Der er allerede skabt mange organoider, herunder nyrer, lever, hjerte og lunger.
“Organs-on-chips”
Andre modeller, der er udviklet til at simulere funktionalitet på vævs- og organniveau, er “organs-on-chips”, mikrofluidiske cellekulturenheder med kanaler, der er foret med levende celler. De er designet til at efterligne den flercellede arkitektur og det biokemiske og mekaniske mikromiljø, der ses in vivo. Disse “mini-organer” indeholder celler, der er dyrket på fleksible platforme, som gør det muligt for dem at ændre form og reagere på fysiske signaler på måder, som ikke er mulige med traditionelle 2-D- eller 3-D-kulturer. Sådanne værktøjer kan hjælpe forskerne til bedre at forstå cellernes genetiske, biokemiske og metaboliske aktiviteter i forbindelse med funktionelle væv og organer.
Der er allerede blevet fremstillet en række mikrotekniske organmodeller, som fortsat optimeres, herunder modeller af lever, lunge, nyre, tarm, knogle, bryst, øje og hjerne. Håbet er, at sådanne mikrosystemer, der er udviklet med menneskelige celler, kan erstatte dyreforsøg, der er dyre og dårligt forudsigelige, og gøre processen med udvikling af lægemidler og toksikologiske forsøg mere præcis og mere relevant for mennesker. Disse modeller kan designes til at efterligne specifikke sygdomstilstande og til at studere vævsudvikling og organfysiologi, hvilket potentielt kan reducere behovet for dyreforsøg inden for disse og andre forskningsområder.
“Human-on-a-Chip”
Food and Drug Administration (FDA) samarbejdede for nylig med Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) og National Institutes of Health (NIH) om et projekt kaldet Human-on-a-Chip. Med udgangspunkt i den ovenfor beskrevne fremgangsmåde for individuelle organer på en chip er målet med human-on-a-chip at generere en miniature 3D-model, som omfatter 10 forskellige menneskelige mini-organer, der er forbundet med hinanden for at danne et fysiologisk system. Fordi disse individuelle organer er forbundet og fungerer som et samlet system, er der større sandsynlighed for, at mennesket på en chip efterligner menneskets aktiviteter og biologiske processer i den menneskelige krop. Dette nye værktøj kan revolutionere de toksikologiske undersøgelser, men det kan også ændres på en måde, der gør det lettere at undersøge forskellige sygdomstilstande. Håbet er, at dette værktøj på grund af sin kompleksitet og menneskelige relevans vil kunne erstatte eller reducere antallet af dyr, der indgår i eksperimenter.
De første forsøg på at forbinde forskellige organer sammen på den samme chip er allerede blevet gjort. Selv om der stadig ligger udfordringer forude, har de nuværende modeller givet et stærkt bevis for, at funktionelle interaktioner mellem forskellige organer kan analyseres i disse anordninger.
Computersimulering
Forsøg inden for simuleringsteknologi gør det lettere at udvikle komplekse og sofistikerede modeller af biologiske systemer. Ud over at modellere videnskabelige hændelser, som vi allerede forstår og har indsamlet data om, fremmer simulatorer vores forståelse ved at give os mulighed for at afprøve nye idéer og afprøve forskellige eksperimentelle forhold. Simulation kan fungere som et alternativ til traditionel eksperimentel videnskab og har den ekstra fordel, at eksperimenter, der måske er upraktiske eller for dyre at udføre på traditionel vis, kan udføres ved hjælp af simulationsteknologi.
Autopsiundersøgelser og undersøgelse af postmortale prøver
Autopsier er medicinske procedurer, der udføres af læger, hvor en persons krop undersøges grundigt efter døden. Ud over at indhente oplysninger om årsagen til og måden, hvorpå en person døde, kan der også indsamles en lang række oplysninger om sygdomme og skader. Under proceduren kan lægerne fastslå årsagen til en persons død, lære, hvordan en sygdom udvikler sig, og om specifikke behandlinger af sygdomme har været effektive, og indsamle prøver af væv og kropsvæsker til yderligere undersøgelser.
Epidemiologiske undersøgelser
Epidemiologi er et forskningsområde, der fokuserer på undersøgelse af forekomsten, fordelingen og kontrollen af sygdomme i en befolkning, hvilket gør det muligt for forskerne at forstå bedst muligt, hvordan, hvornår og hvor sygdomme opstår. Epidemiologer spiller en vigtig rolle for at fremme videnskaben og forbedre menneskers sundhed og velfærd, fordi deres undersøgelser af årsagerne til sygdomme og andre sundhedsproblemer kan forhindre spredning af sygdomme og forhindre, at folkesundhedsproblemer opstår igen. En af de vigtige opgaver for en epidemiolog er at forsøge at bestemme risikofaktorer (f.eks. miljø- og livsstilsfaktorer), der er forbundet med sygdom, samt faktorer, der kan bidrage til at beskytte mod sygdom.
Epidemiologiske undersøgelser har påvist sammenhængen mellem rygning og kræft og har afsløret sammenhængen mellem kemisk eksponering og sygdom i arbejdslivet. Selv om epidemiologiske undersøgelser ikke beviser, at specifikke risikofaktorer rent faktisk forårsager den sygdom, der undersøges, viser de sammenhængen mellem specifikke risikofaktorer og sygdomsforekomsten.
Noninvasiv billeddannelse
Anvendelse af medicinske teknologier, der giver billeder af kroppen, herunder magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), computertomografi (CT) og ultralyd, har i høj grad øget vores forståelse af, hvordan kroppen fungerer, og spiller en vigtig rolle i diagnostisk medicin. Anvendelse af disse teknikker kan tjene som et erstatningsalternativ, da meningsfulde data kan udledes direkte fra patientpopulationer.
Men selv om NAVS mener, at det overordnede mål med de 3R er at erstatte brugen af dyr, kan billeddannelsesteknikker også spille en vigtig rolle i forbindelse med reduktion og forfinelse af brugen af dyr i forsøg. Hvis man f.eks. ser på sygdomsudvikling i en dyremodel, kan forskerne ofre dyr hver uge for at indsamle data. Men hvis der i stedet anvendes billeddannelse, kan de udføre seriestudier på det samme dyr og overvåge dyrene i løbet af deres levetid, hvilket reducerer antallet af anvendte dyr betydeligt. Billeddannelse kan også tjene som et alternativ til forædling, så der kan udføres færre invasive procedurer.
Mikrodosering
“Fase nul”-kliniske forsøg, også kendt som mikrodosering, er en metode, der kan reducere antallet af lægemidler, der gennemgår sikkerheds- og toksikologiprøver på dyr, hvilket vil reducere antallet af dyr, der anvendes til forsøg.
I fase-nul-forsøg vil et meget lille antal frivillige mennesker, en eller to personer, modtage en meget lille mængde af et nyt lægemiddel, en dosis, der er så lav, at den ikke vil give en farmakologisk virkning eller bivirkning. Ud fra disse undersøgelser kan man bestemme stoffets skæbne i menneskekroppen, herunder oplysninger om, hvordan kroppen absorberer, distribuerer og metaboliserer lægemidlet. Da mikrodosis af det nye stof er så lav, er risikoen for den frivillige forsøgsperson meget lille. Denne form for forsøgsparadigme rummer et stort potentiale for en væsentlig reduktion af antallet af dyr, der anvendes i sikkerheds-, farmakologiske og toksicitetsundersøgelser af nye stoffer, for hvis et nyt stof ikke har den ønskede virkning hos mennesker, behøver stoffet ikke at blive underkastet yderligere sikkerhedsundersøgelser på dyr.