Die Grundlage für alle Tierversuche: das 3R-Prinzip

Reduce – Replace – Refine

Tierversuche werden nur durchgeführt, wenn die Ergebnisse nicht durch andere Methoden gewonnen werden können. Grundlage hierfür ist das sogenannte 3R-Prinzip, dem alle Forschenden verpflichtet sind:

• Replace: Tierversuche ersetzen. Wenn dieselben Schlüsse durch alternative, tierfreie Methoden gewonnen werden können, werden Tierversuche vermieden.
• Reduce: Tierversuche verringern. Es werden nur so viele Tierversuche durchgeführt und so viele Tiere verwendet, wie unbedingt notwendig, um aussagekräftige Forschungsergebnisse zu erzielen
• Refine: Tierversuche verbessern. Der Versuch soll mit der geringstmöglichen Belastung für das Tier durchgeführt werden.

Das 3R-Prinzip wird inzwischen weiterentwickelt zu einem 6R-Prinzip, das zusätzlich die Dimension Reproducibility (Reproduzierbarkeit), Responsibility (Verantwortung) und Respect (Respekt) einbezieht.

Alternativen und Ersatzmethoden

Mithilfe verschiedener Methoden können Tierversuche bereits teilweise ersetzt werden. Mit Organoiden, Tissue Engineering oder virtuellen Modellen können Forschende heute viele wissenschaftliche Fragestellungen beantworten, bei denen früher Tierversuche notwendig gewesen wären. Noch sind diese Technologien nicht so weit, dass sie alle Tierversuche ersetzen können, aber es wird – auch an der TU Dresden – weiter intensiv daran geforscht.

Organoide

Aus einzelnen Zellen können rudimentäre menschliche oder tierische Organe gezüchtet werden, sogenannte Organoide. An Organoiden können Forschende – einfacher als im lebenden Organismus – beobachten, wie sich bestimmte Manipulation, z.B. durch die Zugabe von Substanzen, auswirken. Allerdings lässt sich so nicht das Zusammenspiel der verschiedenen Organe und Systeme, die einen Körper ausmachen, modellieren.

Verschiedene Forschungsgruppen der TUD arbeiten bereits mit Organoiden und entwickeln die Methode kontinuierlich weiter. So spielen Organoide u.a. eine wichtige Rolle in der Krebsforschung am Universitätsklinikum Dresden. Am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) forschen Wissenschaftler:innen an Retina-Organoiden aus menschlichen Zellen, um Mechanismen und Krankheitsbilder der Netzhaut zu verstehen. So leisten sie eine wichtige Vorarbeit für neue Behandlungsmöglichkeiten z.B. von Altersblindheit (Altersbedingte Makula-Degeneration).

Tissue Engineering und 3D-Bioprinting

Durch Besiedlung von dreidimensionalen Biomaterial-Gerüsten (sog. Scaffolds) mit menschlichen oder tierischen Zellen lassen sich im Labor gewebeartige Konstrukte herstellen, welche die realen Organe oder Gewebe des Körpers viel besser abbilden als es in konventionellen Zellkulturexperimenten möglich ist, bei denen die Zellen als dünne Schicht in flachen Gefäßen aus Kunststoff kultiviert werden.

Eine neue Variante des Tissue Engineerings ist das 3D-Bioprinting. Dabei werden die Zellen zusammen mit Hydrogelen mit Hilfe eines speziellen 3D-Druckers zu dreidimensionalen Gewebemodellen verarbeitet. Der Vorteil gegenüber dem klassischen Tissue Engineering ist der höhere Grad an Automatisierung und die einfachere Integration verschiedener Zelltypen in unterschiedlichen Bereichen der Konstrukte. An der Medizinischen Fakultät der TU Dresden wird das 3D-Bioprinting weiterentwickelt und für die Herstellung unterschiedlicher Gewebe- und Organmodelle eingesetzt. Diese werden längerfristig dazu beitragen, die Anzahl von Tierversuchen deutlich zu reduzieren.

In-silico-Modelle

Wenn wir genug über die Gene und ihre Funktion wissen, können virtuelle Modelle (in silico) von Teilen des menschlichen Körpers trainiert werden, die annähernd so reagieren wie der menschliche Körper. So z.B. werden im BCube die Mechanismen die zu Genmutationen führen unter unterschiedlichen Voraussetzungen in einem virtuellen Modell beobachtet und analysiert. Da Genmutationen Krebs verursachen können, ist es wichtig, die Entstehung von Mutationen unter so vielen Bedingungen wie möglich zu beobachten.