Van dierproeven naar ‘New Approach Methods’

Hoewel proefdiervrij onderzoek in opkomst is, en een steeds beter alternatief biedt voor dierproeven, blijft het op uitgebreide schaal testen op dieren gemeengoed. Alleen al in Nederland gebruiken onderzoekers jaarlijks zo’n 500.000 dieren voor wetenschappelijke doeleinden, onder streng gereguleerde conditities.

In dit artikel leggen we je uit hoe onderzoek met proefdieren in zijn werk gaat, wat de voordelen zijn van proefdiervrije onderzoeksmethoden en wat deze transitie betekent voor de toekomst van onderzoek.

Universiteiten, universitair medische centra (UMCs), onderzoeksinstellingen, en farmaceutische bedrijven zijn de belangrijkste uitvoerders van dierproeven. Deze instanties zetten ze in voor de ontwikkeling van nieuwe soorten voeding en het testen van medicijnen op veiligheid en werkzaamheid.

Daarnaast voeren onderzoeksinstituten dierexperimenten uit om specifieke biologische processen beter te begrijpen, zoals het ontstaan of genezen van ziekten. Voor bepaalde opleidingen, bijvoorbeeld de opleiding tot arts of chirurg, kan het ook nodig zijn om dieren te gebruiken.

Meest gebruikte proefdieren

Over het algemeen gaat het om dieren die enige fysiologische, anatomische of genetische overeenkomsten hebben met mensen. Hier is een greep uit de diersoorten die regelmatig voorkomen:

• Knaagdieren, waaronder muizen, ratten, konijnen, cavia’s
• Insecten, zoals de drosophila (fruitvliegjes)
• Wormen, waaronder C. elegans
• Vissen, zoals zebravissen
• Kippen en kippeneieren
• Varkens
• Apen, zoals de resusaap

Elk proefdier heeft zijn specifieke onderzoekstoepassingen. De figuur hieronder geeft een overzicht van de onderzoeksgebieden waar de verschillende proefdieren ingezet worden:

Het gebruik van deze dieren, met uitzondering van de ongewervelden, is onderhevig aan de Wet op Dierproeven. Experimenten met ongewervelden zijn uitgezonderd vanwege verschillen in neurologische opbouw en pijnbeleving. Maar door onduidelijkheden in de pijn/stresservaring van deze dieren zal de wet mogelijk veranderen.

Dierproeven uitvoeren? Dit zijn de voorwaarden

Niet iedereen kan zomaar dierproeven uitvoeren. En terecht, want het dierenleed is natuurlijk onwenselijk. Daarom zijn er speciale vergunningen, trainingen en certificaten nodig. Ieder dierexperiment vereist minstens:

• Een vergunning van de bevoegde instantie, in Nederland is dat de Centrale Commissie Dierproeven (CCD).
• Een onderzoeksprotocol met een duidelijke omschrijving van de doelstellingen, methoden, verwachte uitkomsten, en de verzorging van deze dieren (huisvesting, voeding en behandeling).
• Goedkeuring van de Ethische Commissie (EC). De EC beoordeelt of het beoogde dierexperiment voldoet aan de wettelijke eisen en of de balans tussen de wetenschappelijke vooruitgang en het dierenleed acceptabel is.
• Verzorging die voldoet aan de wettelijke normen. Denk hierbij aan de huisvesting, voeding, welzijn en verdoving en euthanasie bij uitvoering en beëindiging van experimenten.
• Getraind personeel dat gekwalificeerd is voor behandelen van de dieren. Dit personeel let ook op tekenen van stress en pijn en handelt daar tijdig op.
• Verslaglegging en registratie van de bevindingen en eventuele incidenten.

De belangrijkste nadelen van dierproeven

Dat het gebruik van dierproeven dierenleed met zich meebrengt, is natuurlijk voordehand liggend, maar er kleven meer nadelen aan dierproeven. Dierproeven zijn:

• Moeilijk, kosten veel voorbereiding en zijn verbonden aan een hoop regels.
• Prijzig; denk hierbij aan de huisvesting, aanschaf en uitvoering (arbeid).
• Vaak niet goed vergelijkbaar met de situatie bij mensen.

Dat laatste punt is belangrijk. Onderzoek naar aandoeningen en ziektes bij mensen gebeurt namelijk veelal met dierproeven, maar bootst een dier de situatie bij mensen op de juiste manier na? Veel kandidaatbehandelingen met veelbelovende resultaten in dierproeven falen tijdens klinisch (voor)onderzoek. Door problemen in de translatie van dieren naar mensen gaan er dus veel nieuwe geneesmiddelen, en daarmee veel geld, verloren.

Dierexperiment vaak niet representatief

De vertaalslag van dieren naar mensen is zo lastig door tal van verschillen tussen mens en dier. Dat doet de vraag rijzen hoe representatief de uitkomsten van dierexperimenten nu eigenlijk zijn voor de situatie in het menselijk lichaam. Om welke fysische verschillen tussen mens en dier gaat het voornamelijk?

• Anatomie: grootte, structuur en complexiteit van organen en weefsels
• Ontwikkeling en gedrag: gewoontes, snelheid van veroudering en levensduur
• Metabolisme: snelheid en manier van opname en verwerking van voedsel en geneesmiddelen
• Microbiota: samenstelling van verschillende microflora in de darmen en op de huid
• Genetische opbouw: DNA-sequenties en expressie van genen
• Afweer (immuunsysteem): verhoudingen en reactiviteit van de verschillende immuuncellen en de receptoren die deze cellen tot expressie brengen.
• Ziekteverloop: sommige aandoeningen zijn specifiek voor mensen of verlopen anders.

Genoeg redenen dus om op zoek te gaan naar onderzoeksmodellen die ziektes beter nabootsen en medisch onderzoek naar een hoger plan tillen.

Vervanging, vermindering en verfijning: 3Vs als beleid

Veel onderzoekers werken aan de 3Vs: vervanging, vermindering en verfijning van dierproeven om de manier van onderzoek doen te verbeteren en het gebruik van dieren tot het minimum terug te dringen. William Russell en Rex Burch stelden de 3Vs, of in het Engels de 3Rs: Replacement, Refinement and Reduction, op in hun boek ‘Principles of Humane Experimental Technique’ dat in 1959 verscheen. Hun beleid luidt als volgt:

• Vervanging van dierproeven door gebruik te maken van proefdiervrije methoden.
• Vermindering van het aantal dierproeven door een goed-overwogen proefopzet met een minimaal aantal dieren waarmee onderzoekers nog steeds betrouwbare en valide onderzoeksresultaten verzamelen.
• Verfijning van dierproeven door ongemak tot een minimum te beperken en dierwelzijn te verbeteren. Denk hierbij aan een goede verzorging en voldoende pijnbestrijding.

Vervanging van dierproeven is het meest effectief om het aantal dierproeven omlaag te brengen. De overheid steunt daarom de ontwikkelingen proefdieralternatieven, bijvoorbeeld via het programma Transitie Proefdiervrije Innovatie (TPI). TPI faciliceert de transitie door het organiseren van bijeenkomsten waar onderzoekers kennis kunnen uitwisselen.

New approach methods (NAMs) voor betere en proefdiervrije simulatie

Door de opkomst van New Approach Methods, afgekort NAMs, dragen onderzoekers bij aan de vermindering van dierproeven voor onderzoek naar ziekteverloop en geneesmiddelen. Er bestaan allerlei verschillende soorten NAMs.

Dit zijn de belangrijkste proefdiervrije onderzoeksmethoden:

• Literatuuronderzoek
  Reviewen van bestaande informatie (met een nieuwe invalshoek)
  Meta-analyses van grote datasets
• Klinisch onderzoek
  Onderzoek bij mensen met een bepaalde ziekte door scans en metingen
  Testen met menselijke vrijwilligers, bijvoorbeeld door microdosering van geneesmiddelen
• Ex vivo onderzoek
  Gebruik van operatieweefsel
  Gebruik van slachthuismateriaal
• In vitro onderzoek
  Kweken van kleinschalige organen (zoals organoids, organ-on-a-chip)
  3D-kweken van cellen en weefsel (zoals kweekhuid)
  Cellijnen van humane afkomst, denk bijvoorbeeld aan de HeLa cellijn
• In silico onderzoek (virtuele simulaties)
  Simuleren van ziekteverloop met bestaande data en wiskundige berekeningen
  Gebruik van artificial intelligence en machine-learning

Het gebruik van NAMs zoals organoids vermindert niet alleen het dierenleed, maar zorgen ook voor een betere benadering die in veel gevallen dichter bij de menselijke situatie komt. Met name het gebruik van menselijke cellen of data voor de simulatie is in dit geval winst.

Uitdagingen bij proefdieralternatieven

Hoewel NAMs veelbelovend zijn, staan onderzoekers voor verschillende obstakels bij de implementatie ervan. Een belangrijk obstakel is de technische complexiteit van vele NAMs en de benodigde kennis en apparatuur om experimenten op juiste manier uit te voeren. Dit vereist aanzienlijke investeringen in opleiding en infrastructuur. Ook is er goedkeuring nodig om gebruik te mogen maken van data of weefsel afkomstig van patiënten of gezonde vrijwilligers.

De complexiteit van een menselijk lichaam (of dier) maakt het in veel gevallen ook moeilijk om de situatie volledig te repliceren. Daarnaast moeten onderzoekers de NAMs valideren, door de uitkomsten te vergelijken met bestaande datasets uit klinische studies en dierproeven. Allemaal redenen die de overgang naar NAMs vertragen.

Regelgeving hindert vervanging van dierproeven

De regelgeving en acceptatie van NAMs in de wetenschap en industrie is nog niet volledig. Regelgevende instanties, zoals de FDA in Amerika of de EMA in Europa, vereisen vaak uitgebreide validatiestudies voordat zij alternatieve onderzoeksmethoden accepteren, wat tijdrovend en kostbaar kan zijn.

Deze validatiestudies verlopen vaak moeizaam omdat het lastig is om twee verschillende modellen te vergelijken – bijvoorbeeld een dier ten opzichte van een kweekmodel van menselijke cellen. Onderzoek dat NAMs één op één vergelijkt met diermodellen moet deze obstakels wegwerken.

En er zijn meer hobbels op de weg. Zo is er soms weerstand de traditionele onderzoeksmethoden te wijzigen, zowel binnen academische instellingen als binnen de farmaceutische industrie. Ook eisen sommige gezaghebbende wetenschappelijke tijdschriften dat bepaalde dierproeven zijn uitgevoerd, voordat zij een artikel accepteren voor publicatie.

Onderzoek in de toekomst

In het licht van deze ontwikkelingen zal het gebruik van proefdieren in de toekomst aanzienlijk lager liggen dan nu, al gaat dat stap voor stap. Wetenschappelijk onderzoek zal steeds meer in het teken te staan van het gebruik van NAMs, gestimuleerd door de voortdurende technologische vooruitgang en de groeiende ethische bezwaren tegen dierproeven.

Innovaties zoals kweekmodellen, organoids en geavanceerde computersimulatiemodellen banen een weg voor de ontwikkeling van betrouwbaardere onderzoeksmodellen die de situatie bij mensen nauwkeurig nabootsen.

NAMs zullen een steeds grotere rol gaan spelen in onderzoek. Daarbij is het wel van belang dat bedrijven, fondsen en overheidsinstanties voldoende geld blijven investeren in de ontwikkeling en dat de regelgevende instanties de procedures versoepelen. Deze transitie is niet alleen van belang voor de vervanging, vermindering en verfijning van dierexperimenten, maar zal ook leiden tot nieuwe doorbraken in de geneeskunde en een beter begrip van menselijke ziektes.