Manchmal reichen Zellkulturen für die toxikologischen Untersuchungen
nicht aus
Bei Tierversuchen gilt das Prinzip der “3R”: Replace,
Reduce und Refine
In der Schweiz gilt gemäss dem Tierschutzgesetz (Artikel
12) „.... als Tierversuch jede Massnahme, bei der lebende
Tiere verwendet werden - mit dem Ziel, eine wissenschaftliche
Annahme zu prüfen, Informationen zu erlangen, einen Stoff
zu gewinnen oder zu prüfen oder die Wirkung einer bestimmten
Massnahme am Tier festzustellen, sowie das Verwenden von Tieren
zur experimentellen Verhaltensforschung ....“. Dass heute
intensiv daran gearbeitet wird, die Zahl der Versuchstiere
bei Tierversuchen soweit wie möglich zu reduzieren, hat nicht
nur ethische, sondern auch wirtschaftliche Gründe. In diesem
Zusammenhang orientieren sich Industrie und Forschung an der
Strategie der „3R“ mit den Schlagworten Replace (Ersetzen:
Tierversuche soweit wie möglich durch schmerzunempfindliche
Systeme oder Verfahren kompensieren, die ohne Versuchstiere
auskommen), Reduce (Vermindern: Die Methoden weiterentwickeln,
um eine geringere Anzahl Versuchstiere verwenden zu können)
und Refine (Verfeinern: Die Methoden verbessern, um die Tiere
in den Versuchen weniger zu belasten).
1. Tierversuche von der Antike bis heute
Schon vor Hunderten von Jahren gab es im Alten Ägypten und
in China Heilkundige, die sich nicht nur mit Krankheit und
Gesundheit von Menschen, sondern auch von Tieren befassten.
Um biologische und medizinische Zusammenhänge besser zu verstehen,
wurden dabei bereits systematisch Versuche an Tieren durchgeführt.
Der als Begründer der Physiologie geltende, in Pergamon geborene,
griechische Arzt Galen gewann im 2. Jahrhundert v.
Chr. viele seiner Erkenntnisse aufgrund von Testreihen an
Affen und Schweinen. Obwohl er die zuständigen Bereiche noch
in den Hirnkammern lokalisierte, stellte er beispielsweise
fest, dass das Gehirn das Zentrum der willkürlichen Bewegung
und der Empfindungen ist. Auch für die Erforschung physiologischer
Zusammenhänge wurden Tiere verwendet. Als Jan de Wales
etwa im Jahr 1640 wechselweise die grosse Arterie oder Vene
im Schenkel eines präparierten toten Hundekörpers zudrückte,
konnte er beobachten, wie sich die Vene entleerte und die
Arterie anschwoll. Damit gelang ihm der experimentelle Beweis
einer Verbindung zwischen den Gefässsystemen von Arterien
und Venen. Auch verschiedene Impfungen für den Menschen wurden
mit Hilfe von Tierversuchen entwickelt, wie beispielsweise
die Vakzinierung gegen Diphtherie mit Meerschweinchen und
diejenigen gegen Gelbfieber und Kinderlähmung mit Mäusen und
Affen.
Seit einigen Jahren werden transgene Tiere in sämtlichen
Bereichen der biomedizinischen Forschung eingesetzt. Sie ergänzen
als „massgeschneiderte“ Modelle menschlicher Krankheiten überall
dort die klassischen Forschungsmethoden, wo eine Krankheit
mit einem oder wenigen Genen in Beziehung gebracht werden
kann. Sie helfen, betreffende Krankheiten besser zu verstehen,
neue Therapien zu entwickeln und deren Wirksamkeit zu prüfen.
In der Forschung muss in vielen Fällen auf Tierversuche zurückgegriffen
werden. Dann muss der experimentell tätige Forscher im Sinne
des Tierschutzes versuchen, nur wenige Versuchstiere einzusetzen
und diesen möglichst Leiden und Schmerzen zu ersparen. Das
ist nicht nur eine ethische Forderung, sondern ergibt sich
aus den Vorgaben des Gesetzgebers. Sie entspricht darüber
hinaus auch einem ökonomischen Ziel der Industrie: Da Tierversuche
zeit- und kostenaufwendig sind, kann ihr Ersatz durch andere
Methoden häufig zu Einsparungen führen.
2. Ein lebender Organismus ist mehr als die Summe seiner
einzelnen Zellen
Prüfungen an einfachen Systemen, wie an Kulturen von Bakterien,
Zellen oder an isolierten Geweben, liefern für viele Fragestellungen
in der Toxikologie wertvolle Aussagen. Sie eignen sich vor
allem in Vergleichsuntersuchungen zum Herausfiltern (Screening)
ähnlicher Substanzen mit gleichartigen Angriffspunkten und
liefern gezielte Einblicke, die infolge der Komplexität der
Stoffwechselreaktionen eines Gesamtorganismus oft unerkannt
bleiben. Heute werden Zellkulturen vor allem im Bereich der
Bluterkrankungen oder Fortpflanzungstoxikologie
verwendet. Um beispielsweise antithrombotische Wirkstoffe
in einem Blutgefäss auf ihre Wirkung prüfen zu können, musste
früher künstlich ein Propf (thrombotischer Verschluss) beim
Tier erzeugt werden. Zu diesem Zweck wurde damals die Ohrvene
des Kaninchens verletzt. Heute können solche Blutgerinnungshemmstoffe
auch ergebnisnaher im Reagenzglas mit gespendetem, menschlichem
Blut als Ausgangsmaterial analysiert werden.
Auch phototoxische Substanzen werden nicht mehr wie
vor Jahren auf rasierte und der Lichtstrahlung ausgesetzte
Kaninchenhaut aufgetragen, sondern an in Kultur genommenen
Bindegewebszellen von Mäusen nachgewiesen. Dazu werden Prüfsubstanzen
in verschiedenen Konzentrationen auf die Zellen appliziert
und die Versuchsanordnung mit UV-A-Licht bestrahlt. Ein Vergleichsansatz
bleibt im Dunkeln. Nach etwa 24 Stunden kann mit Hilfe eines
Farbstoffes nachgewiesen werden, wie viele Zellen geschädigt
oder ganz abgestorben sind.
Zellkulturen weisen als Ansammlungen gleichartiger
Zellen in einer Nährlösung jedoch nur einen beschränkten Stoffwechsel
auf. Auch lassen sich aus solchen Studien nur selten quantitative
Angaben zur toxischen Dosis für den Gesamtorganismus ableiten,
ebensowenig können die Zielorgane der Wirksubstanz, die Symptome
oder der zeitliche Verlauf einer Schadwirkung bestimmt werden.
Auch Effekte, die sich aus dem Wechselspiel verschiedener
Organsysteme oder Gewebe im Gesamtorganismus ergeben, können
auf diese Weise nicht simuliert werden, ebensowenig Schmerzen,
narkotische Auswirkungen, Degeneration bestimmter Abschnitte
im zentralen Nervensystem und andere Phänomene wie Blutdruck,
Fieber, Schwellungen oder Darmbewegungen. Das gilt auch für
die Nachahmung unterschiedlicher Reaktionsweisen verschiedener
Tierarten oder geschlechtsspezifischer Reaktionen der gleichen
Tierart, die für die Zuverlässigkeit einer toxikologischen
Risikobewertung massgebende Bedeutung haben können.
3. Laut Statistik werden weniger Tiere eingesetzt
Dank der genannten „3R“ hat wie auch in den meisten EU-Ländern
die Zahl der in der Schweiz durchgeführten, bewilligungspflichtigen
Tierversuche in den letzten Jahren kontinuierlich abgenommen;
laut Mitteilung des Bundesamtes für Veterinärwesen
(BVET) im Jahr 1999 zum 16. Mal in Folge. Kamen 1983 noch
etwa zwei Millionen Versuchtstiere zum Einsatz, so waren es
1997 bereits weniger als 500.000. Gemäss der Tierversuchsstatistik
von 1999 wurden 445 682 Tiere verwendet (1,5 Prozent weniger
als im Vorjahr).
Die bewilligungspflichtigen Tierversuche erfolgen vor allem
in der Forschung, Produktesicherheit, Diagnostik und Lehre.
Mehr als 90 Prozent davon standen im direkten Zusammenhang
mit der Erforschung von Krankheiten des Menschen. Rund 70
Prozent der Tiere wurden in der Industrie genutzt, ein Viertel
an Hochschulen und Spitälern. Der Tierverbrauch in der Grundlagenforschung
nahm geringfügig zu. Tierversuche für Kosmetika und Haushaltsstoffe
gibt es seit 1995 in der Schweiz nicht mehr.
Bei neun von zehn Versuchstieren handelte es sich um Mäuse,
Ratten, Hamster, Meerschweinchen oder andere Nager. Zum Einsatz
kamen auch gentechnisch veränderte Mäuse, insgesamt 6,5 Prozent
mehr als 1998. Vereinzelt wurde auf Fische, Amphibien, Kaninchen,
Affen, verschiedene Haustierarten und Geflügel zurückgegriffen.
Etwa 7 Prozent der Tiere unterlagen einer schweren Belastung
in Letalversuchen oder als Krankheitsmodelle mit schwerwiegenden
Symptomen. Zweck dieser Versuche war meist die Qualitätssicherung
von Impfstoffen und die Entwicklung oder Prüfung neuer Medikamente.
25 Prozent der Tiere mussten eine mittlere Belastung erdulden,
68 Prozent keine oder eine geringe.
1999 waren in der Schweiz 2142 kantonale Tierversuchsbewilligungen
gültig. 624 Bewilligungen wurden neu erteilt, über ein Viertel
davon mit Auflagen, und 8 Gesuche wurden abgelehnt. Als Oberaufsichtsbehörde
hat das BVET bei 38 Bewilligungen Präzisierungen angefordert
oder Beanstandungen angebracht. In nicht bewilligungspflichtigen
Tierversuchen wurden 142.151 Tiere eingesetzt. In den meisten
Fällen handelte es sich um das Töten von Tieren zur Organ-
oder Gewebeentnahme oder um Fütterungsversuche bei grossen
Geflügelherden.
4. Versuchstierhaltung muss artgerecht sein
Das schweizerische Tierschutzgesetz (TSchG) und die
Tierschutzverordnung (TSchV) regeln den Schutz, die
Haltung und Pflege von Tieren sowie den Umgang mit ihnen.
In den 1980er Jahren kam ein komplettes Umdenken in der Versuchstierhaltung
auf. Während bis dahin die standardisierte Einzelhaltung unter
hygienischen Bedingungen mit optimierten Klima- und Lichtbedingungen
sowie sterilisiertem Einheitsfutter üblich war, wurden nun
vermehrt die natürlichen Bedürfnisse der Versuchstiere berücksichtigt.
Harte und perforierte Böden ohne Einstreu im Liegebereich
galten nicht mehr als tiergerecht. Neben der geforderten Gruppentierhaltung
für höhere Säuger wie Katzen, Hunde, Schweine und Affen sollten
alle Versuchstiere in den Genuss einer mit Spiel-, Kletter-,
Versteck- und Ruhemöglichkeiten versehenen Umgebung gelangen.
Müssen Hunde aufgrund der Experimentbedingungen wie beispielsweise
für die Bilanzierung von Stoffwechselraten mit Hilfe markierter
Substanzen einzeln gehalten werden, so sollten die Tiere während
des Versuches wenigstens über den Geruch, akustisch und visuell
mit ihren Artgenossen in Kontakt bleiben. Ausserdem wurden
Adaptations- und Trainingszeiten für die Tiere vorgesehen.
Es gibt noch weitere Regelungen, die inzwischen in diesem
Zusammenhang berücksichtigt werden: Im Europäischen Übereinkommen
vom 18. März 1986 zum Schutz der für Versuche und andere wissenschaftliche
Zwecke verwendeten Wirbeltiere (Europarats-Konvention)
wird der Ausbildung von Personen, die Versuchstiere
pflegen und Versuche durchführen oder veranlassen, eine zentrale
Bedeutung zugemessen. Eine gute Ausbildung und somit gute
Kenntnisse über die Bedürfnisse und Ansprüche der Tiere sowie
ihr korrekter und technisch richtiger Einsatz in Versuchen
tragen nämlich wesentlich zum Vermeiden von extremen Belastungen
bei.
5. Alle Tierversuche werden der zuständigen kantonalen
Behörde gemeldet
Für die Bewilligungsgesuche und Meldungen der Tierversuche
müssen die entsprechenden Formulare des Bundesamts für Veterinärwesen
ausgefüllt werden. Dazu werden bei Roche alle Dokumente in
das gemeinsam mit Kollegialfirmen aus der chemisch-pharmazeutischen
Industrie, dem Kantonalen Veterinäramt und dem Bundesamt für
Veterinärwesen entwickelte, zentrale Tierregistrierungs-,
Verwaltungs- und Abrechnungs-System TIGER -(Tier-Gesuchs-
und Registriersystem) eingegeben. Der Tierschutzbeauftragte
einer Firma wie Roche oder eines Institutes ist heute in Zusammenarbeit
mit den Versuchsleitern und dem Laborpersonal nicht nur für
die administrative Abwicklung der Gesuche, Bewilligungen und
Erfassungen der Versuchstierzahlen verantwortlich, sondern
auch für die Aus- und Weiterbildung des Fachpersonals.
Aus einem Tierversuchsantrag muss ersichtlich sein, ob die
Tiere aus einer anerkannten Versuchstierzucht stammen, aus
einem früheren Versuch übernommen werden können oder eine
andere Herkunft haben. Auch die Daten der Versuchsleiter über
deren Hochschulabschluss, Fachrichtung, Ausbildung- und Weiterbildung
werden dabei erhoben.
Die Versuche müssen ausführlich beschrieben werden, einschliesslich
des Ziels und der konkreten, direkten Fragestellung,
die mit dem Versuch beantwortet werden soll und der grundsätzlichen
Erkenntnis im Vergleich zu anderen Versuchsmethoden. Abschliessend
muss die Bedeutung des erwarteten Erkenntnisgewinns beurteilt
und der Stand der Forschung aufgeführt werden.
Es muss die Versuchsanordnung mit Methode, Plan und
Ablauf, die Vorbereitung der Tiere, einschliesslich Narkose
und Schmerzbekämpfung ersichtlich sein. Eine wichtige Rolle
spielen die Erläuterungen zu Methodik und Eingriffen, Operationen,
Substanzapplikation und Probeentnahme bei den Tieren pro Versuch,
die Dauer des Versuches und die Art der Auswertung. Reaktionstests,
Erfassung von pathophysiologischen Parametern und Statistik
werden beschrieben.
Ausserdem müssen Angaben zu den erwarteten Auswirkungen auf
das Befinden der Tiere (Futteraufnahme, Wachstum) mit dem
Schweregrad, der Haltung und Erholung unter Abwägung der den
Tieren entstehenden Schmerzen, Leiden, Ängsten gemacht werden,
sowie Abbruchkriterien und Tötungsmethode, die Besonderheiten
und Vorteile der Versuchsmethode und auch die Wahl der vorgesehenen
Tierart und Tierzahl begründet werden.
Ist es möglich, bereits bekannte Befunde von Chemikalien
mit ähnlicher Struktur zu berücksichtigen, lassen sich aufgrund
solcher Struktur-Wirkungs-Beziehungen häufig auch die notwendigen
Tierexperimente auf spezifische Fragestellungen abstimmen.
Vielfach lassen sich dann die zu verabreichenden Substanzmengen
vorher festlegen, so dass für die Dosiswahl keine Vorversuche
mit Tieren benötigt werden.
Frosch als Eizellendonor
Krallenfröschen (Xenopus laevis) werden in Narkose für
verschiedene in vitro-Experimente Teile des Eierstockes entnommen
Quelle: Daniela Jenni, PRBM-A, Roche
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