Alternativen zu Tierversuchen: Moderne Methoden ohne Tierleid

von Sabrina Engel
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Alternativen zu Tierversuchen: Moderne Methoden ohne Tierleid
Foto: Hassan Jerbi

Obwohl es heute zahlreiche innovative und bewährte tierversuchsfreie Forschungs- und Testmethoden gibt, leiden in Deutschland immer noch Millionen Tiere jährlich in grausamen und veralteten Tierversuchen. [1] Statt wehrlosen Tieren in der medizinischen Forschung und in der Produktentwicklung potenziell giftige Chemikalien einzuflößen, sie stundenlang in Vorrichtungen zu fixieren und sie mit Krankheiten zu infizieren, gibt es zahlreiche Wege, tierversuchsfreie Methoden zu nutzen oder sogar selbst zu entwickeln.

Erfahren Sie hier mehr über zukunftsweisende Forschungsmethoden ohne Tierleid, die dringend gefördert und zum Standard gemacht werden müssen.

Inhalte im Überblick

Was gibt es für Alternativen zu Tierversuchen?

Tierversuche stehen seit Langem in der Kritik. Zum einen werden regelmäßig Missstände und Tierquälerei aufgedeckt, zum anderen ist die Übertragbarkeit der Studienergebnisse auf den Menschen in den wenigsten Fällen gewährleistet.

Die im Folgenden aufgelisteten Beispiele sind eine Zusammenfassung und bilden lediglich eine kleine Auswahl aus tausenden verfügbaren tierversuchsfreien oder gänzlich tierfreien Methoden. Sie sollen einen Überblick über die Vielzahl tierversuchsfreier Forschungsmöglichkeiten geben.

Gif Wissenschaft statt Tierversuche

1. In-vitro-Methoden

Von In-vitro-Verfahren (lat. „im Glas“) spricht man, wenn Zellen und Gewebe im Labor, also außerhalb eines lebenden Organismus, gezüchtet werden. Unter den richtigen Bedingungen können menschliche Zellen auch so zu künstlichen Geweben gezüchtet werden, wie sie im und am Körper vorkommen. So können dreidimensionale Gewebe (3-D Modelle) mit mehreren Zelltypen zum Beispiel der Haut, Augen, Atemwege oder des Verdauungstrakts hergestellt werden.

Mit der Verwendung solcher Gewebemodelle mit menschlichen Zellen lässt sich beispielweise die Auswirkung von Substanzen auf einzelne Organe untersuchen. Beispielsweise haben Medikamente oft eine schädigende Wirkung auf die Leber – um eine toxikologische Risikobewertung durchzuführen, sind In-vitro-Testsysteme eine wichtige und zuverlässige humanrelevante Methode. [2, 3]

Petrischale
In-vitro-Verfahren: eine Alternative zu Tierversuchen aus der Kulturschale.

Eingebettet in ein Gel können sich Zellen auch zu kleinen Miniorganen (auch Organoide genannt) formen, welche viele Funktionen der ausgewachsenen Organe nachbilden. Fügt man diese Zellen oder Gewebe in ein System zusammen, das mit Mikrokanälen den Blutfluss simuliert oder in dem mechanische Kräfte (z. B. die Atembewegung) nachgebildet werden können, spricht man von Organs-on-a-chip. Werden mehrere „Organe“ auf dem gleichen Chip gezüchtet bzw. zwei solcher Chips verbunden, werden diese als Multi-Organ-Chips bezeichnet.

  • 3-D-Modell der menschlichen Hornhaut

    Im Juli 2021 überreichte das PETA Science Consortium International e.V. dem Nachwuchswissenschaftler Peter Pôbiš einen Preis für seine Arbeit an einem 3-D-Modell der menschlichen Hornhaut – als Alternative zu Tierversuchen. Das wissenschaftliche Poster dazu stellte er bei der Joint Research Centre (JRC) Summer School on Non-Animal Approaches in Science der Europäischen Kommission vor. Dabei erklärte er, wie mit seinem Modell bestimmt werden kann, wie Chemikalien das Auge reizen könnten – ohne dafür Tiere zu verletzen.

  • 3-D-Lungenmodell EpiAlveolar™ von MatTek

    Das PETA-Wissenschaftskonsortium stellte MatTek Life Sciences Gelder für die Entwicklung von EpiAlveolar™ zur Verfügung. Dabei handelt es sich um ein 3-D-Modell aus menschlichen Zellen der unteren Atemwege. Das Gewebe ist auf der einen Seite Luft ausgesetzt, auf der anderen Seite erhält es Nährstoffe aus einer Flüssigkeit. Ganz ähnlich funktioniert die Blut-Luft Schranke der menschlichen Lunge.

    Mit EpiAlveolar™ können so die gesundheitlichen Auswirkungen verschiedenartiger Substanzen erforscht werden, ohne dass dafür Tiere in Röhren gequetscht und während mehrerer Stunden am Tag und oft für mehrere Monate gezwungen werden, möglicherweise giftige Substanzen zu inhalieren – nur um im Anschluss getötet zu werden. Eine Veröffentlichung, die das EpiAlveolar™-Modell und seine Anwendungsmöglichkeiten zum Testen von Nanomaterialien beschreibt, wurde kürzlich in dem angesehenen Wissenschaftsjournal ACS Nano publiziert. [4]

  • Nervenschädigungs-Test mit pluripotenten Stammzellen

    Ein Wissenschaftsteam aus Deutschland und den USA entwickelte ein 3-D Zellmodell, welches die Untersuchung auf Schädigungen des peripheren Nervensystems ermöglicht, die möglicherweise durch Chemotherapien verursacht werden. [5]

  • Gewebemodell EpiDermTM

    Ob eine Substanz zu Hautallergien oder Hautreizung führen kann, lässt sich beispielsweise mit dem Gewebemodell EpiDermTM von MatTek testen. Anstatt Kaninchen oder Meerschweinchen eine möglicherweise allergieauslösende oder sogar reizende Substanz auf die Haut zu reiben, kann der Versuch an dem 3-D-Hautmodell aus menschlichen Zellen durchgeführt werden. [6]

  • Diabetesforschung mit menschlichen Zellen

    Ein Wissenschaftsteam der Glasgow Caledonian University nutzte gespendete Zellen, und zwar von Menschen mit Typ-2-Diabetes. Daraus stellte das Team ein Hautmodell für Diabeteswunden her. Außerdem generierten die Forscher aus menschlichen Hautzellen Stammzellen, die sich zu Hirn-, Nerven- und anderen Zellen entwickeln und dann in der Diabetesforschung genutzt werden können. [7]

    Eine andere Forschungsgruppe aus Wien hat aus menschlichen Stammzellen voll funktionsfähige Blutgefäße gebildet. Diese sind nur etwa einen Millimeter groß und ermöglichen die Erforschung von Erkrankungen der Blutgefäße an menschlichem Gewebe, wie zum Beispiel bei Diabetes. [8]

  • Entwicklungstoxizität mit humanen Stammzellen

    Das Verfahren der Forschenden des Leibniz-Instituts für umweltmedizinische Forschung untersucht die Auswirkung von Substanzen auf das Kind im Mutterleib. Es basiert auf humanen Stammzellen, kann aussagekräftige Ergebnisse liefern und gleichzeitig unzählige Versuche mit schwangeren Nagetieren beenden. [9]

  • Methode zur Untersuchung von biologischen Molekülen und Prozessen

    Anstatt Tieren fremde Moleküle zu injizieren und darauf zu warten, dass sie Antikörper produzieren, gingen Wissenschaftler:innen der University of Leeds einen anderen Weg: Sie entwickelten eine neue biochemische Methode namens Affirmer Proteins. Diese tierfreundliche Technologie schneidet genauso gut ab wie Antikörper von Tieren (in einigen Fällen sogar besser) und könnte dafür sorgen, dass in dieser Art Verfahren gar keine Tiere mehr eingesetzt werden. [10]

  • Tierversuchsfreie Antitoxinproduktion

    Als Alternative zur gewaltsamen Blutentnahme bei Pferden arbeiteten die an diesem Forschungsprojekt beteiligten und vom PETA-Wissenschaftskonsortium unterstützten Forscher:innen mit menschlichen Blutzellen zur Erzeugung menschlicher Antikörper, die das Diphtherietoxin blockieren. [11]

    Das PETA-Wissenschaftskonsortium arbeitet nun daran, dass der Antikörper als Medikament zugelassen wird, mit dem die bedrohliche Krankheit zuverlässiger, sicherer und gänzlich ohne das Leid von Pferden behandelt werden kann. Die Methode könnte zukünftig auch für die Herstellung von Gegengift gegen Spinnen- und Schlangenbisse verwendet werden.

  • Zugelassene Testmethode von BASF und Givaudan

    BASF und der Schweizer Dufthersteller Givaudan haben eine einzigartige Testmethode entwickelt, welche international von vielen Behörden anerkannt wurde. [12] Das Verfahren kombiniert verschiedene tierfreie Tests in einem formalen, vorgegebenen Ansatz [13] zum Testen von Chemikalien auf ihr Potenzial, allergische Hautreaktionen auszulösen. Der Ansatz kann die derzeit genutzten Tierversuche zur Hautallergietestung ersetzen. Denn bei diesen grausamen Versuchen wird Tieren das Fell abrasiert und eine Chemikalie direkt auf ihre Haut gegeben. Eine Studie aus dem Jahr 2018 zeigte zudem, dass er besser auf den Menschen übertragbare Ergebnisse liefert als vorherige Tierversuche. [14]

  • „Mini-brains“ gegen Schlaganfälle

    Mithilfe von 3D-Organoiden und In-vitro-Verfahren entwickelten Wissenschaftler:innen der Universität Duisburg-Essen „Mini-brains“, an denen Wirkstoffe gegen Schlaganfälle getestet werden können. Wenn sich diese Methode bewährt, kann sie 20.000 Mäusen pro Jahr das Leben retten. [15]

  • Organ-Chip

    Auch die Firma Dynamic42 aus Jena entwickelte eine Technologie, in der Mini-Organe zum Einsatz kommen: einen Chip, in dem die Zellen von Leber, Lunge oder Darm wachsen und der somit wichtige Fragestellungen in der Medikamentenentwicklung behandeln kann. An diesem Organmodell kann getestet werden, wie menschliches Gewebe auf einen Wirkstoff reagiert und ob es beispielsweise abstirbt oder es zu Nebenwirkungen kommt. Dabei ist besonders die Reaktion der Leber entscheidend, da sie 75 Prozent der Stoffe aufnimmt. Die menschlichen Zellen für das Modell stammen von Spender:innen, beispielsweise von Körperspenden. [16]

    Vernetzt man mehrere Mini-Organe auf einem Chip, so erhält man Multi-Organ-Chips, mit denen das Wechselspiel von Organen simuliert werden kann, prinzipiell bis hin zur Nachahmung eines kompletten menschlichen Organismus. Dieser sogenannte Human-on-a-chip kann Tierversuche im Bereich von Toxizitätsprüfungen oder bei der Untersuchung der Wirkung von Medikamenten ersetzen – und liefert Ergebnisse, die tatsächlich auf den Menschen übertragbar sind. Die Berliner Firma TissUse GmbH beispielsweise bietet mit ihren HUMIMIC-Chips unterschiedliche Modelle mit derzeit bis zu 4 kombinierten Mini-Organen an. [17] Besonders Pharmafirmen verwenden diese Technologie vermehrt.

    Ein Unternehmen hat erstmals eine Bewilligung in den USA erhalten, ein Medikament gegen eine seltene neuromuskuläre Krankheit in menschlichen Probanden zu testen, welches vorher mit In-vitro-Verfahren und insbesondere Multi-Organ-Chips entwickelt wurde, da die Krankheit nicht in Tieren dargestellt werden kann. [18]

     

2. Computermodelle (In-silico-Methoden)

Heutige Computer können die Schädlichkeit eines Stoffes berechnen oder das Fortschreiten von Krankheiten simulieren, ohne Tieren zu schaden.

  • Software für Toxizitätstests

    2018 wurde beispielsweise eine Software für Toxizitätstests entwickelt, die die Giftigkeit von Substanzen schon vor deren Entwicklung voraussagen kann. [19] Dafür greift der Algorithmus auf Unmengen an Daten über die Molekülstruktur und Wirkungsweise ähnlicher chemischer Substanzen zurück. Diese Methode liefert zuverlässigere und genauere Ergebnisse als Tierversuche. [19]

  • Computerprogramm: Digitaler Zwilling

    Ein anderes Computerprogramm ermöglicht es, einen Digitalen Zwilling von Patienten anzulegen und verschiedene Behandlungsmethoden durchzuspielen, um die wirksamste mit den geringsten Nebenwirkungen herauszufinden. [20] So kann beispielsweise die Behandlung von Krebs optimiert werden. Ist die Technologie erst einmal ausgereift, lässt sie sich in vielen Aspekten nutzen: Sobald man einen „digitalen Zwilling“ hat, könnten damit auch neue Medikamente im Computermodell getestet werden, sodass Tierversuche zur Zulassung ersetzt werden können.

3. Simulationsmodelle

Im Biologie- und Medizinstudium üben Studierende in Sezierkursen oft an Tieren. Auch in OP-Kursen missbrauchen Mediziner:innen oftmals Schweine oder Schafe als Übungsobjekte. Mittlerweile gibt es verschiedene Simulatoren, wie Attrappen und Virtual Reality Darstellungen der tierischen und menschlichen Anatomie, an denen in der Aus- und Fortbildung geübt und gelernt werden kann.

  • Studien zeigen, dass Methoden wie lebensechte Simulatoren menschlicher Patienten, die atmen, bluten, sich verkrampfen, sprechen und sogar das Sterben simulieren, oder Virtual Reality Simulationen Mediziner:innen besser ausbilden. [21]
  • Simulatoren sind kostengünstiger als sogenannte Live-Tissue-Trainings, bei denen Tiere aufgeschnitten und getötet werden. [22]

Moderne Techniken wie künstliche Intelligenz (KI) und virtuelle Realität (VR) in der wissenschaftlichen und medizinischen Forschung könnten zu einer Zukunft führen, in der tierfreie Methoden  Standard sind – und keine lebenden, fühlenden Wesen in Labors eingesperrt werden.

Bereits heute helfen diese revolutionären Technologien sowohl Menschen als auch unseren Mitlebewesen.

  • Simulationsmodell TraumaMan

    So verfügt etwa das Simulationsmodell TraumaMan über Haut- und Gewebeschichten, Rippen, Organe und sogar aufblasbare Lungen und ein Herz, das mit künstlicher Körperflüssigkeit gefüllt werden kann. Damit können unter anderem lebenserhaltende Maßnahmen geübt werden.

    Simulation am TraumataMan

  • Sezier-Modell „SynFrog“

    2018 kontaktierte PETA USA die Firma SynDaver mit der Idee, einen lebensechten Frosch mit entnehmbaren, anatomisch korrekten Organen zu entwickeln, den Schüler:innen und Student:innen in Sezierkursen verwenden können – ohne dafür ein fühlendes Lebewesen aufschneiden zu müssen. SynDaver arbeitete zu diesem Zeitpunkt bereits an einem entsprechenden Konzept, woraufhin PETA USA sich als Hauptfinanzierungspartner anbot. Auf diese Weise konnte die Entwicklung des SynFrog maßgeblich beschleunigt werden.

  • Künstliches Modell menschlicher Lungen

    Ingenieur:innen der Universität von La Paz entwickelten ein Beatmungsgerät für COVID-19-Patienten, das dank fachspezifischer Informationen von PETA USA und APLAB (Amor por los Animales Bolivia) an keinem einzigen Tier getestet werden musste. Beatmungsgeräte werden sonst häufig an Tieren, insbesondere Schweinen, getestet. Diese müssen dabei Eingriffe wie eine Intubation, die Anästhesie und eine künstliche Beatmung über sich ergehen lassen, was für die Tiere äußerst belastend ist.

    Der entwickelnde Ingenieur wollte für sein neues Beatmungsgerät MAMBU („mechatronic artificial manual breathing unit“) keine Tierversuche durchführen lassen und bat PETA USA und APLAB daher um Unterstützung. Ein Wissenschaftler von PETA USA recherchierte umgehend zu hochentwickelten Simulationsmodellen der menschlichen Lunge, und die Ingenieure prüften das neue MAMBU-System daraufhin an Modellen mit künstlichen Lungen (siehe Video):

4. Forschung mit freiwilligen Proband:innen

In epidemiologischen Studien mit menschlichen Teilnehmer:innen werden Krankheiten untersucht, die natürlicherweise in der menschlichen Bevölkerung vorkommen. Sie liefern wichtige, auf dem Menschen basierende Informationen über die Risikofaktoren und Ursachen von Krankheiten. Gerade bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten konnten durch epidemiologische Studien große Erfolge erzielt werden. [23]

Tierversuchsfreie Forschungs- und Testmethoden zu etablieren und Tierversuche abzuschaffen, heißt gleichzeitig, das Risiko für menschliche Probanden zu senken. Denn egal wie oft ein neues Medikament an Tieren getestet wurde: Der menschliche Körper kann völlig anders reagieren, denn Menschen sind keine überdimensionalen Mäuse. Um die Risiken für die ersten menschlichen Probanden zu senken, muss der Fokus vermehrt auf humanrelevante Methoden gesetzt werden – also Methoden, die den menschlichen Organismus abbilden, menschliches Material nutzen und mögliche Gefahren besser vorhersagen können als Tierversuche.

Aerztin spricht mit einer Frau
Einige Forschungen können ganz ohne Tierversuche mit freiwilligen Proband:innen durchgeführt werden.

Warum heißt tierversuchsfrei nicht automatisch auch tierfrei?

Auch wenn ein Versuch ohne lebende Tiere auskommt – also „tierversuchsfrei“ ist –, bedeutet das leider nicht, dass der Versuch insgesamt auch „tierfrei“ ist. In Laborprodukten versteckt sich häufig Tierleid durch tierische Komponenten. Für einige werden in der Herstellung Tiere ebenso gequält, krank gemacht und getötet wie in Tierversuchen selbst. Doch auch hier stehen immer mehr tierfreie Materialien für Forschende zur Verfügung:

Mehr zu tierfreier Forschung lesen

PETA Science Consortium International fördert tierfreie Methoden

Das PETA Science Consortium International unterstützt die Weiterentwicklung und behördliche Akzeptanz tierfreier Methoden sowie tierfreier Materialien. Dazu arbeitet es mit zukunftsorientierten Wissenschaftler:innen, Behörden und politischen Organen zusammen. Die Zukunft der Wissenschaft liegt in humanrelevanten Methoden und Materialien, die für den Menschen aussagekräftige Ergebnisse hervorbringen und gleichzeitig Tierleben retten.

Deshalb zeichnet PETAs Konsortium vielversprechende Nachwuchswissenschaftler:innen für ihre Leistungen aus und stellt damit sicher, dass die nächste Generation von Toxikolog:innen moderne tierversuchsfreie Tests vorantreibt. Das Konsortium hat bereits etliche Projekte für die Entwicklung und Verbesserung von tierversuchsfreien Testmethoden unterstützt und kostenlose Workshops, Webinare und Schulungsmöglichkeiten für Wissenschaftler:innen organisiert.

PETA Wissenschaft Consortium
Mit geballter Expertise fördert PETAs Wissenschaftskonsortiums tierfreie Forschungsansätze.

Jetzt helfen, Tierversuche zu beenden!

Obwohl es zahlreiche Testmethoden gibt, für die kein einziges Tier im Labor leiden muss, sind Tierversuche noch immer an der Tagesordnung. Wir fordern die Bundesregierung dazu auf, endlich einen strategischen Plan zum Ausstieg aus Tierversuchen zu entwickeln, um das Leid zu beenden und die Wissenschaft zu modernisieren. Helfen Sie uns und fordern Sie mit Ihrer Unterschrift ein Ende der Tierquälerei!

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Sabrina Engel

 Sabrina Engel ist Fachreferentin im Bereich Tierversuche. Die Biotechnologin setzt sich für eine moderne Wissenschaft ein – eine Zukunft ohne Experimente an Tieren.

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