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Einsatz von Tiermodellen in der biomedizinischen Forschung

PDie Menschen fragen sich oft, wie der Einsatz von Tieren in Experimenten gerechtfertigt sein kann, wenn Tier und Mensch doch so unterschiedlich sind. Die Antwort darauf ist, dass Tiere nur in bestimmten Forschungsbereichen und zur Untersuchung der Eigenschaften eingesetzt werden, bei denen sie sich nicht vom Menschen unterscheiden oder bei denen diese Unterschiede nicht wesentlich sind. Tiere werden also als hochspezifische 'Modelle' für Menschen genutzt.

Modelle sollen dem modellierten Original ähneln, aber müssen auch anders sein

Die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Modell und Original müssen bei jedem Projekt berücksichtigt werden. Die für ein Modell wichtigen Merkmale können durch eine Analogie deutlich gemacht werden: eine Puppe ist das Modell eines Menschen, dass zur Unterhaltung eines Kindes dient. Um für diesen Zweck nützlich zu sein, muss die Puppe einem Menschen in mancher Hinsicht ähneln - sie sollte einen Kopf, einen Körper, Augen, Nase, Arme und Beine usw. haben. In anderer Hinsicht soll sich die Puppe aber vom Menschen unterscheiden. Wenn sie menschlicher wäre, also ein Nervensystem hätte und somit Schmerz verspüren könnte oder Blut hätte und somit bluten könnte, wäre sie für diesen konkreten Zweck ein weniger geeignetes Modell. Blut auf dem Teppich oder das ethische Dilemma der Zufügung von Schmerzen ist nicht in unserem Interesse.

Darum muss das Modell dem modellierten Original in mancher Hinsicht ähneln und in anderer Hinsicht sollte es sich unterscheiden, wobei auch einige Eigenschaften neutral bleiben. Modelle sind spezifisch und dienen einem besonderen Zweck. Wir können keine medizinische Forschung an Puppen betreiben, genau wie Ratten für manche Forschungsprojekte geeignet sind und für andere nicht.

Modelle können 'besser' sein als das modellierte Original

Menschen besitzen bestimmte kognitive Fähigkeiten, wie das Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und Dividieren, die mit Hilfe eines Taschenrechners modelliert werden können. Diese Art von Modell wird auch „Supermodell” genannt, da es diese spezielle Aufgabe besser als das modellierte Original beherrscht. Die meisten von uns würden einen Taschenrechner ihrem eigenen Gehirn vorziehen, um zwei dreistellige Zahlen zu multiplizieren. Der Taschenrechner ist ein hochabstraktes Modell einer sehr spezifischen menschlichen Funktion und dient nur zu diesem einen Zweck.

In manchen Fällen sind Tiermodelle und In Vitro-Modelle Supermodelle des Menschen - denn obwohl Menschen für bestimmte Experimente bereit wären, würden wir es vorziehen, das Modell zu nutzen. Wenn wir beispielsweise genetische Aspekte untersuchen möchten, könnten wir es vorziehen, dafür einen Computer, eine Obstfliege oder eine Maus zu verwenden. Wir wissen genug über die Genetik, um einigermaßen sicher sein zu können, dass die Ergebnisse auf Menschen übertragen werden können, aber unsere Modelle können uns schnelle und kostengünstige Ergebnisse liefern.

Die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Tieren und Menschen werden bei der Wahl des Modells berücksichtigt

Beim Beurteilen der Validität eines Tierexperiments ist es nicht sinnvoll, eine Liste der Unterschiede zwischen Tieren und Menschen aufzustellen, denn wir wollen, dass sie sich in vielerlei Hinsicht unterscheiden. Wenn wir Fettleibigkeit untersuchen, könnte ein Mausstamm ein gutes Modell für den Mensch sein, weil sie fettleibig werden, Diabetes bekommen und jung sterben. Der gleiche Stamm wäre aus genau diesem Grunde für eine langfristige Toxizitätsstudie vollkommen ungeeignet. Bei jedem Forschungsprojekt muss das spezifische Modell sorgfältig ausgewählt werden.

Ein Beispiel: ein Modell für die Behandlung von Darmkrebs

Darmkrebs kann normalerweise sehr wirksam behandelt werden, es sei denn, er hat sich bereits auf die Leber ausgebreitet. Zum Zeitpunkt der Diagnose könnte das bereits geschehen und der Krebs aus diesem Grund inoperabel sein. Für diese Fälle wurde eine neue Mikrowellensonde entwickelt, die etwa so groß wie ein Bleistift ist. Diese würde man in den Tumor einführen und damit eine Dosis Mikrowellen senden, was den Tumor kochen und abtöten würde.

Das Problem war es, über die zu verwendende Dosis (Volt) und die Dauer der Anwendung zu entscheiden, um einen Lebertumor einer bestimmten Größe mit der Sonde abzutöten. Die Experimente sollten auch herausfinden, ob mehrere Tumore in einem Patient so behandelt werden könnten und was in einem Individuum geschieht, bei dem auf diese Weise Leber-/Tumorgewebe abgetötet wird. Würde der Patient sterben? Offensichtlich wäre es unethisch und unpraktisch, für diese Studien einen Menschen zu verwenden, auch wenn Patienten im Endstadium dazu bereit gewesen wären. Also brauchte man ein Tiermodell.

Da die Sonde nicht verkleinert werden konnte, musste das Tiermodell eine Leber in etwa derselben Größe wie ein Mensch haben. Ratten waren also ungeeignet, aber Schweine schienen eine treffendere Wahl. Die Schweine wurden anästhesiert, und eine oder mehrere Zonen der Leber mit verschiedenen Dosen Mikrowellen behandelt. Nachdem sich die Schweine wieder erholt hatten, wurden sie dann zu verschiedenen Zeitpunkten getötet.

Dieses Experiment gab Aufschluss über die Dosis Mikrowellen, die verschieden große Gewebeteile der Schweineleber abgetötet hatten. Man fand heraus, dass die Schweine bestimmte Verletzungen tolerierten und dass diese nach 2 Monaten geschrumpft waren. Die Tiere wurden allerdings nicht lang genug erhalten, um zu wissen, ob die Verletzungen vollkommen heilten.

Klinische Studien versicherten, dass das Modell funktioniert

Man kann nie vollkommen sicher sein, dass die Tierversuche menschliche Reaktionen akkurat vorhersagen. Da es sich beim Versuch um ein Schwein handelte und nicht um einen Menschen, da es Leber war und kein normales Gewebe und auch kein Tumor, war vor der breiteren Anwendung noch eine kleine klinische Studie durchzuführen. Wenn die Vorhersagen falsch waren, würden die ersten menschlichen Patienten leiden. Glücklicherweise waren die Daten der Schweine gute Prognosen der Resultate beim Menschen und einige Patienten im Endstadium wurden erfolgreich behandelt und haben – scheinbar vollständig geheilt – das Krankenhaus verlassen.

Bei der Entwicklung neuer Medikamente sind klinische Studien zeitintensiv und teuer. Bei diesem einfachen Operationsmodell gab es einige Patienten, die schätzungsweise nur noch wenige Wochen zu leben hatten und die in der Lage und gewillt waren, die Operation durchführen zu lassen. In diesem Fall war es unwichtig, dass das Schwein sich vom Menschen in vielerlei Hinsicht unterscheidet, so lange die Leber etwa die Größe einer menschlichen Leber hatte und auf ähnliche Weise auf Mikrowellen reagierte.

Tiere ersetzende Alternativen werden ebenfalls als Modelle genutzt

Die meisten der Ersatz-Alternativen für Tiere, sind Modelle der gleichen Art. Die teilen einige sehr spezifische Merkmale mit dem Menschen, unterscheiden sich aber in vielen anderen Hinsichten. Als Beispiel: in einer frühen menschlichen Schwangerschaft wirkt ein Hormonstoß auf die Gebärmutter ein. Vor vielen Jahren wurde eine Schwangerschaft mit Hilfe eines Tiermodells festgestellt. Eine Urinprobe wurde in verschiedene Mäuse injiziert und dann die Gewichtszunahme der Gebärmutter gemessen. Auch Fröschen wurden die Urinproben verabreicht und diese ovulierten dann, wenn die Frau schwanger war. Heutzutage kann dieses Verfahren mit einem Schwangerschaftstest zu Hause modelliert werden.


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