Können wir Tierversuche beenden?

In der Welt der Forschung gibt es viele Meinungsverschiedenheiten, aber nur wenige Debatten werden so hitzig geführt wie die um Tierversuche. Viele Wissenschaftler und Befürworter der Forschung behaupten, dass Tierversuche entscheidend sind, um etwas über grundlegende Biologie und Krankheitsmechanismen zu lernen, und dass sie notwendig sind, um die Sicherheit und Wirksamkeit neuer Medikamente und Chemikalien zu testen. Sie verweisen auf viele wirksame Medikamente, die dank Tierversuchen existieren. Gegner behaupten unterdessen, dass es ethisch nicht gerechtfertigt sei, Tiere Experimenten zum menschlichen Vorteil auszusetzen. Darüber hinaus argumentieren viele, dass solche Forschung oft irreführend ist, weil sie Äpfel und Birnen vergleicht:Ergebnisse aus Tierversuchen lassen sich oft nicht auf den Menschen übertragen, weil die Tiere einfach zu unterschiedlich sind.

Neue Methoden

Tierschützer haben lange darauf bestanden, dass Forscher Forschung an Tieren für alternative Methoden, wie in einer Schale gezüchtete menschliche Stammzellen, Computermodelle oder erweiterte klinische Studien, über Bord werfen. Aber erst in den letzten Jahren sind die meisten dieser Tools wirklich gut genug für den Prime-Time-Einsatz geworden. Jetzt nehmen viele Forscher diese Alternativen an. Wie Dr. Donald Ingber, Direktor des Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering der Harvard University, sagt:„Es kommt zu einem Wendepunkt.“

Es ist schwierig, die genaue Anzahl der in der Forschung verwendeten Tiere zu zählen, da Tierversuche von Land zu Land unterschiedlich erfasst werden. Schätzungen gehen jedoch davon aus, dass es weltweit jedes Jahr mehr als 100 Millionen Tiere gibt. Die meisten werden in der Grundlagenforschung und Züchtung verwendet, um spezifische genetische Modifikationen zu erzeugen. Ein kleinerer Prozentsatz der Tiere wird verwendet, um die Wirkung von Medikamenten oder Chemikalien zu testen. Mehr als 95 Prozent aller in der Forschung verwendeten Tiere sind Mäuse, Ratten, Vögel und Fische, aber auch andere Arten gehören dazu. Beispielsweise werden etwa 60.000 Affen wie Makaken in Experimenten in den USA, Europa und Australien verwendet.

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Es ist schwer zu leugnen, dass die Forschung an Tieren die menschliche Gesundheit vorangebracht hat. Im 19. Jahrhundert nutzte beispielsweise der französische Biologe Louis Pasteur Tierversuche, um zu verstehen, wie Mikroorganismen Krankheiten verursachen können, und um später einen Impfstoff gegen Tollwut zu entwickeln. Tierversuche waren auch entscheidend, um zu verstehen, wie Insulin produziert wird, und um Möglichkeiten zu entwickeln, es bei Menschen mit Diabetes zu ergänzen. Penicillin hat sich bei Mäusen als wirksam erwiesen, Bluttransfusionen wurden bei Kaninchen perfektioniert und Nierentransplantationen bei Hunden und Schweinen getestet.

Auch an aktuellen Beispielen mangelt es nicht. Experimente, in denen Makaken mit SIV, der Affenversion des AIDS-verursachenden HIV-Virus, infiziert wurden, waren entscheidend für die Entwicklung antiretroviraler Medikamente und für die Entwicklung von Strategien für einen potenziellen HIV-Impfstoff. Die Tiefenhirnstimulation, die von etwa 20.000 Menschen mit Parkinson-Krankheit verwendet wird, stützte sich auf Ratten- und Affenmodelle, um zu verstehen, wie die Krankheit einen Teil des Gehirns, die Basalganglien, beeinflusst und wie die chirurgische Implantation eines Stimulators die motorischen Symptome der Patienten verbessern könnte. Und mit Hilfe von Experimenten an Affen werden Gehirn-Maschine-Schnittstellen entwickelt, die es gelähmten Menschen ermöglichen, alltägliche Aufgaben zu erledigen, wie z. B. eine Kaffeetasse an die Lippen zu führen.

Eine aussterbende Rasse?

Doch viele Wissenschaftler würden inzwischen zustimmen, dass Tierversuche für einige Studien nicht mehr der beste Weg sind. „Tierversuche sind ein wichtiges Instrument – sie haben unsere Welt sicherer gemacht und bei der Entwicklung bestimmter Medikamente geholfen – aber gleichzeitig waren sie sehr oft irreführend“, sagt Prof. Thomas Hartung, Toxikologe und Direktor des Zentrums für Alternativen zu Tierversuchen an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. Er sagt, dass es in den letzten Jahren mehr Einigkeit über die Beschränkungen von Tierversuchen gegeben hat und „der Glaube, dass dies eine Art Goldstandard ist, verblasst“.

Unter Forschern und der Öffentlichkeit scheint die Unterstützung für die Begrenzung von Tierversuchen nach Möglichkeit zu wachsen. In den letzten Jahren haben die Europäische Union, Israel und Indien Tierversuche für Kosmetika verboten, und andere Länder erwägen ähnliche Gesetze. (Das Vereinigte Königreich war 1989 mit dem ersten derartigen Verbot führend.) Länder auf der ganzen Welt haben die Forschung an Primaten der Alten Welt wie Schimpansen weitgehend eingestellt und in vielen Regionen die Verwendung anderer nichtmenschlicher Primaten – sowie einiger andere Säugetierarten – ist ebenfalls rückläufig. In der Zwischenzeit beginnen Aufsichtsbehörden wie die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA), die seit langem auf Tierversuchen bestehen, zu prüfen, ob alternative Technologien ähnliche oder bessere Ergebnisse erzielen können, sagt Ingber, und Unternehmen versuchen, diese Tools in ihre eigenen zu implementieren Pipeline.

Im Wandel der Zeit

Es sind nicht nur ethische Bedenken, die diesen Wandel vorantreiben. Der Wechsel zu Studien, die menschliches Gewebe anstelle von Tieren verwenden, kann oft zu einer besseren Wissenschaft führen. Experimentelle Arzneimittel, die bei Tieren (normalerweise Nagetieren) wirksam zu sein scheinen, scheitern häufig in Versuchen am Menschen; 9 von 10 Krebsmedikamenten und 98 von 100 neurologischen und psychiatrischen Medikamenten, die in Tierversuchen vielversprechend waren, erwiesen sich als nicht wirksam, wenn sie am Menschen getestet wurden. Tierstudien verdienen sicherlich nicht die volle Schuld für diese Diskrepanz, aber die Suche nach besseren und besser vorhersagbaren Krankheitsmodellen könnte helfen, sagen Forscher.

Es gibt auch Fälle, in denen eine menschliche Krankheit einfach nicht in Tieren modelliert werden kann. Zum Beispiel untersucht Alysson Muotri, ein Neurowissenschaftler an der University of California, San Diego, eine seltene, aber verheerende neurologische Erkrankung namens Aicardi-Goutieres-Syndrom (AGS). Die Mutationen, die AGS verursachen, sind bekannt, aber als Muotri Mäuse untersuchte, die gentechnisch verändert wurden, um diese Mutationen zu tragen, stellte er fest, dass sie keine Symptome hatten. Als sein Team Zellstrukturen namens Organoide aus Stammzellen züchtete, die aus Geweben von Patienten mit der Krankheit stammten, stellten sie den Fehler der Nervenzellen nach. Sie erfuhren, dass die Ursache der Krankheit eine Immunantwort auf ein DNA-Element ist, das für den Menschen spezifisch ist. „Es ist ein Fall, in dem wir eine wirklich menschliche Störung haben“, sagt Muotri. „Wir konnten es bei der Maus nicht sehen, und sehr wahrscheinlich würden wir es auch nicht bei einem Primaten sehen.“

Eine besonders vielversprechende, auf menschlichen Zellen basierende Alternative zur Tierforschung ist die sogenannte „Organ-on-a-Chip“-Technologie, bei der bestimmte Arten menschlicher Stammzellen mit Membranen auf einem Mikrochip gezüchtet werden, um die Funktion bestimmter Organe nachzuahmen. „Es gibt viele Dinge, die man mit diesen Chips machen kann, die man mit Tierversuchen nicht machen kann“, sagt Ingber, der zusammen mit seinen Kollegen etwa 15 solcher Geräte entwickelt hat, um die Funktion von Organen einschließlich der Lunge und des Darms nachzuahmen , Niere und Knochenmark. Jeder Chip hat die Größe eines Computer-Speichersticks und ist mit winzigen Kanälen eingraviert, die mit menschlichen Zellen und künstlichem Blutgefäßgewebe ausgekleidet sind. Die Tools erfassen auch physiologische Merkmale wie Blutdruck und mechanische Kräfte, die auf Zellen einwirken. Forscher können bis zu 10 Chips mit Gefäßkanälen verbinden, die menschliches Blut enthalten, um zu untersuchen, wie Organsysteme interagieren.

„Wir konnten erstaunliche Dinge nachahmen – Krankheiten aller Art, Lungenödem, Asthma, chronisch obstruktive Lungenerkrankung, entzündliche Darmerkrankung, Virusinfektion, Arzneimitteltoxizität – und wir konnten Chips mit Zellen von Patienten herstellen, “, sagt Ingber. Diese Geräte zeigen Arzneimitteltoxizitäten auf, die in Tiermodellen nicht auftreten, und können auch Fragen untersuchen, die in klinischen Studien aus ethischen Gründen nicht gestellt werden können. Sein Team verwendet sie, um die Auswirkungen von Strahlenbelastung sowie Kinderkrankheiten und Unterernährung zu modellieren.

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Aber Organe auf einem Chip sind nicht nur etwas für Universitätswissenschaftler. Roche Pharmaceuticals, eines der fünf führenden Arzneimittelunternehmen weltweit, hat sich die Technologie vor drei Jahren zu eigen gemacht und nutzt sie bereits, um die Sicherheit neuer Wirkstoffe zu testen. „Es eröffnet uns völlig neue Möglichkeiten in der Biologie und Arzneimittelforschung, und alle sind viel besser, als es ein Tier jemals sein kann“, sagt Thomas Singer, Global Head of Pharmaceutical Sciences bei Roche. Da sich dieses und andere Tools weiter verbessern, haben immer mehr Unternehmen sie übernommen und sich darauf verlassen, dass sie besser reproduzierbar und vorhersagbar sind als Tierversuche. „Am Anfang waren wir sehr auf uns allein gestellt“, sagt Singer. „Aber ich bin überzeugt, dass diese Technologie einen enormen Entwicklungsschub erfahren wird.“

Winzige Organe

Andere auf menschlichen Zellen basierende Alternativen zu Tiermodellen werden ebenfalls verfügbar. Prof. Anthony Atala, Direktor des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in North Carolina, erstellt Gewebe und Organe wie Blasen und Nieren mit einem 3D-Drucker, der verschiedene Arten menschlicher Zellen ausspuckt. „Sie miniaturisieren eigentlich ein menschliches Organ“, sagt er. Ursprünglich baute sein Team diese Organe für den chirurgischen Einsatz im Körper, aber er erkannte bald, dass sie innerhalb von Minuten standardisiert und in Massenproduktion hergestellt werden konnten – ideale Spezifikationen für das Screening neuer Medikamente und das Testen ihrer Sicherheit. Zunächst, sagt er, werden solche Technologien die Tierversuche nur ergänzen, aber irgendwann können sie diese ersetzen.

Toxikologische Studien, sowohl für Medikamente als auch für allerlei andere Chemikalien, seien ein Low-Hanging-Fruit für den Umstieg auf alternative Methoden, erklärt Hartung. Viele Tierversuche sind besonders schlecht bei der Vorhersage der Toxizität beim Menschen, ganz zu schweigen von der langsamen und teuren Durchführung, und in vielen Fällen wurden modernere, zell- oder computerbasierte Assays entwickelt. Ein vor zehn Jahren verabschiedetes europäisches Gesetz schreibt vor, dass Tausende von Chemikalien auf ihre Sicherheit geprüft werden müssen. Hartung und andere Toxikologen in Wissenschaft und Industrie haben ein Computermodell entwickelt, das die Toxizität einer Verbindung basierend auf ihrer Ähnlichkeit mit anderen vorhersagen kann. „Das ist erstaunlich mächtig“, sagt er.

Aber trotz der Versprechen all dieser Techniken, sagen Experten, wird der Wandel wahrscheinlich langsam kommen, und es ist wahrscheinlich, dass einige Formen von Tiermodellen überhaupt nie eliminiert werden. Wie Ingber es ausdrückt:„Ich denke, wir werden Tierversuche modellweise ersetzen.“

Dieser Artikel wurde erstmals im Februar 2018 veröffentlicht