Mouseversuch statt Versuchsmaus

13. Dezember 2007
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"Gen bei Maus entdeckt, das gegen Krebs immun ist." "Protein NF-kappa B verjüngt die Mäusehaut." Meldungen wie diese hört man oft. Harmlose Tierversuche? Die Gegner von Tierexperimenten sehen das anders. Sie versprechen sich Abhilfe durch Computertests. Aber Forscher aus Basel haben auch die Grenzen computergestützter Labors kennen gelernt.

Die schrecklichen Bilder von Versuchstieren, die verstümmelte, genmanipulierte, sezierte und in Versuchsapparaturen eingezwängte Lebewesen zeigen, haben immer wieder erschüttert, aber letztendlich auch etwas bewirkt. Seit einigen Jahren denken Forscher vermehrt über alternative oder weniger grausame Methoden bei Tierversuchen nach. Alle Bestrebungen basieren auf dem so genannten 3R-Prinzip, das 1959 ursprünglich als “The Principles of Humane Experimental Technique” von Russell und Burch veröffentlicht wurde. Die drei Rs stehen für Replacement, Reduction und Refinement.

In den meisten europäischen Ländern orientiert sich inzwischen auch die Gesetzgebung zur Kontrolle von Tierversuchen an diesen Leitlinien. Und als Anreiz für die Forschung werden seit Jahren auf europäischer und nationaler Ebene Fördergelder zur Entwicklung von Ersatzmethoden gemäß 3R zur Verfügung gestellt. Beachtliche Erfolge wurden erzielt. Aber der Abbau einerseits wird andererseits durch die rasante Entwicklung in der medizinischen Forschung wieder zunichte gemacht. Trotzdem. Ohne Bekenntnis zum 3R-Prinzip wäre die Situation noch viel desolater, wie die toxikologischen Computertests von den Schweizern nahe legen.

Toxikologische Tests am Computer

In der Schweiz gibt es zahlreiche Stiftungen, u.a. auch vom Bund und der Pharmaindustrie, die die Erforschung und Verbreitung von Alternativen zu Tierversuchen fördern. Davon profitiert auch Biographics Laboratory 3R in Basel. Die Non-Profit-Organisation wurde 1990 von Professor Dr. Angelo Vedani – u.a. auch Dozent an der Universität Basel – mit dem Ziel gegründet, Computertechnologien für die Reduzierung und den Ersatz von Tierversuchen in der biomedizinischen Forschung zu nutzen. In den letzten Jahren konzentrierten sich die Wissenschaftler um Vedani auf die Entwicklung von Software, mit der toxikologische Tests für Arzneistoffe und Chemikalien am Computer durchgeführt werden können – ein Bereich, in dem offenbar weltweit die meisten belastenden Tierversuche durchgeführt werden.

Das Herzstück der Baseler Entwicklung ist eine spezielle Software, in der quantitative Struktur-Wirkungsbeziehungen (QSAR) rechnerisch nachgestellt werden. Die einzelnen Bausteine basieren auf der Technologie des Computer-Aided Drug Discovery (CADD). Ziel der Forscher ist, dass sowohl bei Toxtests als auch in der Arzneimittelforschung die Zahl der Tierversuche reduziert bzw. komplett ersetzt werden kann. Das Gesamtsystem hat den Namen “VirtualToxLab” und steht seit kurzem Universitäten, Spitälern, Validierungszentren und Registrierbehörden im so genannten “peer test” kostenfrei zur Verfügung, so Vedani.

Anfang 2008 soll es auch die Pharmaindustrie nutzen können, allerdings gegen Entgelt. “Das “VirtualToxLab” läuft auf unserem eigenen Unix-Rechnerverbund. Der autorisierte Benutzer kann über`s Internet seine Substanzen einspeisen und erhält als Resultat das toxische Potential, d.h. er braucht nur einen Computer mit Internetanschluss,” erläutert Vedani die technischen Voraussetzungen. Und wie funktioniert das System? “Die Software berechnet, wie stark ein Wirkstoffkandidat an einen oder mehrere Rezeptoren, welche für die Vermittlung eines toxischen Effekts verantwortlich sind (z.B. Östrogen- oder Dioxinrezeptor), binden wird. Ist eine starke Bindung vorhanden, so sind mit großer Wahrscheinlichkeit Nebenwirkungen zu erwarten.”

In silico Toxicology bleibt Tropfen auf den heissen Stein

CADD selbst ist keine neue Erfindung. Die computergestützte Medikamentenentwicklung wird heute von allen Pharma-Unternehmen eingesetzt, insbesondere für die Optimierung der “Hauptwirkung” eines Arzneistoffes. Neu an “VirtualToxLab” ist, dass die Software Nebenwirkungen und Toxizität potentieller Arzneistoffe und Umweltchemikalien erkennt. Toxizitäts-Tests konnten bislang nur an Tieren gemacht werden, erklärt Vedani. Die auch “In silico Toxicology” genannte Technologie soll ein weiterer Schritt sein, dem Ersatz von Tierversuchen näher zu kommen. Allerdings, und da sind sich die Experten einig, ist man von dem Ziel noch weit entfernt. Zu komplex sei der menschliche Organismus, um in seiner Gesamtheit in Bit und Bytes umgesetzt zu werden.

Ist der Computer also machtlos? Vedani: “Was “VirtualToxLab” kann, ist die Anzahl Tierversuche pro Arzneimittel, das auf den Markt kommt, zu reduzieren. Niemand wird eine Substanz als Arzneimittel ins Auge fassen, für die ein hohes toxisches Potential vorausgesagt wird. Das heisst, dass ein solcher Wirkstoff weder chemisch hergestellt noch am Tier getestet wird. Wenn aber die Pharmaindustrie aufgrund immer leistungsfähigerer Verfahren Arzneimittel immer schneller entwickelt und auf den Markt bringt, wird sich die gesamte Anzahl der Tierversuche kaum reduzieren. Aber das darf nicht den Alternativmethoden angelastet werden. Es ist wie beim Katalysator: Der ist zwar gut und reduziert die austretenden Schadstoffe, aber wenn die Leute damit doppelt so viel herumfahren ist der Umwelt nicht gedient. Bei den Toxtests hingegen können wir heute Substanzen mit hohem Gefahrenpotential sicher in silico erkennen, d.h., dass solche Verbindungen nicht mehr am Tier getestet werden müssen.”

Zahl der Tierversuche in der EU gestiegen

Die Einschätzung von Vedani wird auch von anderer Seite bestätigt. Die gerade veröffentlichte fünfte EU-Statistik zu Tierversuchen – bezogen auf das Jahr 2005 – kommt zu einer Steigerung um 12 Prozent gegenüber 2002. Die Zahl ist allerdings irreführend, weil darin erstmalig auch die Versuchstiere der zehn neuen EU-Staaten enthalten sind. Auf die alten EU-Länder heruntergerechnet, ergibt sich laut Pressemeldung der deutschen Interessens-Vereinigung Ärzte gegen Tierversuche e.V. ein Plus von 3,1 Prozent gegenüber 2002. Differenziert man die Zahl nach Bereichen, dann entfällt der größte Teil der Tierversuche auf die medizinische Grundlagenforschung, u.a. in der Biotechnologie.

Das Forschungszentrum Jülich entscheidet seit 2001 als Projektträger über die Vergabe von Fördermitteln des BMBF zur Erforschung von Ersatzmethoden zum Tierversuch in der Biotechnologie. Dr. Manfred Hansper, mitverantwortlich für das Projekt, hat in den letzten Jahren ebenfalls eine Zunahme von Tierversuchen in der funktionellen Genomik festgestellt. Hier spielen insbesondere transgene Mäuse bei der Analyse spezifischer Genfunktionen eine große Rolle. Für Hansper ist die Zahl der Tierversuche allerdings nicht nur ein ethisches sondern auch ein ökonomisches Problem. Denn die in vivo-Methode ist teuer und unsicher. Deshalb brauche man mehr Projekte wie das vom Max-Planck-Institut im Bereich molekulare Genetik. Die Forscher arbeiten an einer in vitro-Methodik zur Transfektion, die robotergesteuert auf einem Glas-Chip stattfindet. Schon ein Chip kann bis zu 100 Versuchstiere einsparen. Insgesamt besser sieht es, so Hansper, in der Produktkontrolle aus, beispielsweise bei der Chargenprüfung von Impfstoffen.

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