Databases on alternatives to animal testing

Stichwörter: database, literature, literature search guide
Sprache: Englisch

Zur Umsetzung des 3R-Prinzips fordert die deutsche Gesetzgebung in der Planung eines Tierversuchs die vorhergehende systematische Literaturrecherche nach Alternativen. Die Literatursuche muss die Vertretbarkeit des Tierversuchs und dessen Versuchsaufbau (Wahl der Tierart, Methodik) rechtfertigen. Sie erfolgt als Teil der guten wissenschaftlichen Praxis nach wissenschaftlichen Standards.

Frau Dr. med. vet. Barbara Grune beschreibt den Aufbau und Inhalt einer systematischen Datenbankrecherche und erläutert die Arbeitsschritte. Ebenfalls stellt sie hilfreiche Suchfunktionen zur effizienten Nutzung von Datenbanken vor und verweist auf Literatur sowie Informationsquellen für die Suche nach Alternativen zum Tierversuch

Über die Autorin:
Dr. med. vet. Barbara Grune war bis 2019 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Berlin. Eines ihrer Forschungsschwerpunkte war die systematische Literaturrecherche nach Alternativen zum Tierversuch. Sie leitete die Fachgruppe „Wissenstransfer und Tierschutz“ des BFR. Das BfR veröffentlicht die nichttechnische Projektzusammenfassung (NTPs) der in Deutschland genehmigten Tierversuchsvorhaben im Internet in der Datenbank AnimalTestInfo, um die Bürgerinnen und Bürger über Tierversuche zu informieren.

Alternatives to animal use in education

Stichwörter: simulator, skills lab, skills net, teaching, education
Sprache: Englisch

In Ihrem Beitrag beschreibt Frau Dr. Ladwig-Wiegard das Dilemma, das bei der Nutzung von Tieren für Lehrzwecke entsteht:
Nach deutschem Tierschutzgesetz ist die Lehre und Ausbildung am lebenden Tier ein Tierversuch und die Anwendung des 3R-Prinzips wird gefordert. Vor diesem Hintergrund muss eine gute praxisbezogene Lehre auf der einen, als auch der Tierschutz im Sinne der 3R auf der anderen Seite gewährleistet werden.

Bislang können daher lebende Tiere in der veterinärmedizinischen Lehre noch nicht vollständig ersetzt werden. In diesem Kontext diskutiert die Referentin Ersatz- und Ergänzungsmethoden in der Aus-, Fort und Weiterbildung als angewandte 3R-Maßnahmen und bietet eine umfassende Übersicht aller derzeit erhältlichen alternativen Lehrmethoden, die als Refinement und Reduction supplementiert werden können. Hierzu stellt Sie das Nutztier Skills Lab der Freien Universität Berlin vor und weist auf zukünftige Perspektiven für alternative Lehrformen hin.

Über die Autorin:
Frau Dr. Mechthild Ladwig-Wiegard ist neben ihrer Position als stellvertretende Tierschutzbeauftragte am Fachbereich Veterinärmedizin ebenfalls als Post Doc am Institut für Tierschutz, Tierverhalten und Versuchstierkunde an der Freien Universität Berlin tätig. Zuvor war sie bereits Tierschutzbeauftragte am Bundesinstitut für Risikobewertung in Berlin sowie an der Charité, Berlin.

Can we apply 3R-principles to interventional radiology training and research?

Stichwörter: simulator, teaching, education, human medicine
Sprache: Englisch

Für die radiologische Ausbildung und Forschung finden Tierversuche an unterschiedlichen Tierspezies statt. Es besteht großes Bemühen, diese Tierversuche durch geeignete 3R-Methoden zu reduzieren oder zu ersetzen. Humanmediziner und Radiologie PD Dr. Michael Scheel vom Institut für Radiologie an der Charité Berlin stellt verschiedene bereits eingesetzte 3R-Alternativen in der Radiologie vor.

Mit Beispielen aus der Magnetresonanztomografie, der Computertomografie und der Ausbildung für die interventionellen Radiologie, weist er auf zukünftige Potenziale und derzeitige Grenzen der Implementation von 3R-Methoden hin.

Über den Autor:
Nach seiner Zeit als Post Doc an der University of British Columbia, Vancouver, Kanada wechselte PD Dr. med. Scheel an die Charité in Berlin und nahm dort seine Tätigkeit als Radiologe auf. Für ihn liegt großes Potenzial in der 3D-Drucktechnologie. Als Mitgründer des Start Ups „angiotrainer“ präsentiert er abschließend ein mittels 3D-Druck hergestelltes Trainingsmodell für die humanmedizinische Ausbildung zur Angiografie, das im Jahre 2019 europaweit in Universitäten der Humanmedizin Anwendung finden soll.

Organotypic skin models for improved preclinical drug development

Stichwörter: skin cancer, aging, drug development, replacement, reduction
Sprache: Englisch

Grundlagen- und angewandte Forschung „verbrauchen“ derzeit zusammen 59 % der 1,76 Millionen Versuchstiere in Deutschland (Stand: 2018). Gleichzeitig ist die Prädiktivität präklinischer Tests für Patientinnen und Patienten nicht zufriedenstellend. Besonders deutlich wird dies im Bereich Onkologie. Lediglich 3,4 % der Wirkstoffkandidaten, die in präklinischen Tests ihre Wirksamkeit und Sicherheit zeigten, konnten als Zytostatika in der Anwendung am Menschen überzeugen.

Humanzell-basierte 3D Tumormodelle bieten die Chance, den Patiententumor ex vivo zu kultivieren und durch Modulation einzelner Komponenten des Tumors oder der Tumorumgebung die molekularen Grundlagen besser zu verstehen. Insbesondere wird der Einfluss des Patientenalters diskutiert. Durch Applikation klinisch-verwendeter Zytostatika kann das Ansprechen der Tumore ex vivo in Relation zu der Wirksamkeit im Patienten gesetzt und so die Prädiktivität des Modells besser eingeschätzt werden. Sofern die Wirksamkeit von Zytostatika zunächst an ex vivo Tumormodellen getestet wird, können Untersuchungen zu der Sicherheit von unwirksamen Wirkstoffen in Tieren entfallen. Somit tragen die 3D-Tumormodelle zum Ersatz bisheriger Tiermodelle und zur Reduktion von Tierversuchen zur Beurteilung von unerwünschten Arzneimittelwirkungen bei (replacement, reduction).

Über den Autor:
Dr. Christian Zoschke erforscht den Einfluss der Tumorumgebung auf die Wirkung von Zytostatika im Rahmen seiner Tätigkeit als PostDoc am Institut für Pharmazie der Freien Universität Berlin. Seine Forschung wurde bereits mehrfach ausgezeichnet, unter anderem als Teilnehmer der Shortlist des Deutschen Studienpreises (Köber Stiftung) sowie mit dem Heinz Maurer Preis für dermatologische Grundlagenforschung (Sebapharma) und dem Best Ph.D. thesis award (Deutschen Pharmazeutische Gesellschaft - Landesgruppe Berlin Brandenburg).

Organs-on-a-chip - status quo and future perspectives

Stichwörter: replacement, organ-ob-a-chip, human-on-a-chip
Sprache: Englisch

Eines der größten Potenziale für den Einsatz des 3R-Prinzips wird in der Entwicklung des organs-on-a-chips oder human-on-a-chips gesehen. Ein objektträgergroßer Mikrochip mit dynamischer Zirkulation verbindet verschiedene Gewebezellkulturen über unterschiedliche Layer und stellt damit systemabhängige Vorgänge dar – ähnlich wie in einem Organismus.

Die Chips dienen der Substanztestung und personalisierter Medizin und können mit unterschiedlichsten Zellmaterialien durchgeführt werden.

Isabel Rütschle stellt eine Großzahl möglicher Modelle von TissUse GmBH vor. Sie demonstriert den Aufbau und die Funktionsweise von organs- und Human-on-a-chips und stellt experimentelle Projekte aus der Zusammenarbeit mit industriellen Partnern der Pharmazie-, Kosmetik- und Chemiebranche dar. Abschließend geht sie auf zukünftige Entwicklungen für die Mikrochipentwicklung ein.

Über die Autorin:
Isabel Rütschle studierte zunächst Medizintechnik an der Fachhochschule Ulm und wechselte für ihren Master in Biomedizinischer Technik an der Freien Universität Berlin. Seit ihrem Abschluss ist sie als Medizintechnikerin am Berliner Start Up TissUse GmBH tätig, die sich der Entwicklung der human-on-a-chip Modelle widmen. 

Computer modelling of skin penetration

Stichwörter: reduction, in-silico, skin
Sprache: Englisch

Große Erwartungen zur Umsetzung der 3R wird in die In-silico Methode gesetzt, bei der biologische und physiologische Abläufe computergestützt modelliert werden. Derzeit können damit bereits Teile von Tierversuchen ersetzt und damit die Anzahl an Tieren im Versuch reduziert werden. Dmitri Stepanov entwickelt in seiner Doktorarbeit eine Computermodellierung, die die Penetration der menschlichen Haut simuliert. Verständlich stellt er die Prozesse des in silico Verfahrens anhand der menschlichen Hautpenetration vor, nennt Schwierigkeiten sowie mögliche Alternativen und vermittelt die Grundlagen künstlicher Intelligenz sowie deren Anwendungen im maschinellen Lernen und Deep Learning. Bislang ist laut Dmitri Stepanov die Datenlage in bestimmten Fragestellungen noch sehr gering. Er hofft, dass Wissenschaftler wie er Datensätze etablieren um zukünftig auf große Datensätze zurückgreifen zu können um damit alle Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz nutzen zu können.

Über den Autor:
Dmitri Stepanov studierte Pharmazie an der Universität Kiel und war zunächst als Apotheker tätig. Seit 2016 ist er Doktorand am Institut der Pharmazie an der Freien Universität Berlin und promoviert in der Arbeitsgruppe Molekulares Wirkstoffdesign. Dort entwickelte er mithilfe eines Datensets ein in silico Modell zur Untersuchung der Hautpenetration von Xenobiotika.