Her er 3 oplagte alternativer til dyreforsøg. Så hvorfor bruger vi dem ikke?

Hovedreglen for udvikling af ny medicin er den her:

Virker det på en mus, så virker det måske også på et menneske.

Reglen holder bare sjældent i virkeligheden. Kun én ud af 20 medicinske behandlinger når fra forsøg på dyr til at blive godkendt til mennesker. Det viser en gennemgang af forskning inden for 54 forskellige sygdomme, udgivet i tidsskriftet PLOS Biology i juni 2024.

Alene i Danmark anvender man hvert år over 100.000 mus til videnskabelige forsøg, og dyrene lægger især krop til forskning i sundhed.

Men hvad er alternativet? Hvordan når vi EU-målet med at udfase brugen af dyr, og hvordan løser man det, der bliver betegnet som en krise inden for overførsel af resultater fra dyreforsøg til mennesker?

Her er tre af de metoder, som ofte bliver udpeget som vejen til sundhedsvidenskab uden dyreforsøg:

1. Organoider
2. Organer i mikrochips
3. Matematisk modellering

Organoider: Menneskeceller dyrket i en petriskål

En organoid er en lille 3D-vævsmodel skabt ud fra menneskelige stamceller og dyrket i et laboratorium for at efterligne strukturen og funktionerne i et rigtigt organ. For eksempel kan man lave en mini-version af cellerne fra menneskets tarm, lever eller hud.

På Odontologisk Institut på Københavns Universitet har Sally Dabelsteen anvendt metoden til at udvikle en særlig hudmodel i jagten på nye behandlinger mod kræft.

Hun bruger 3D-organmodeller i sin forskning i samarbejde med professor Hans Wandall på Institut for Cellulær og Molekylær Medicin og kalder teknologien »potentielt meget mere effektiv end dyreforsøg«:

»Med vores 3D-hudmodel har vi mulighed for at manipulere med celler, der svarer til dem, der findes i et levende menneske,« siger Sally Dabelsteen til Videnskab.dk.

»Vi kan skabe kræftceller og blande dem sammen med normale hudceller og finde frem til, hvordan vi bekæmper udviklingen af sygdommen. Det kan du ikke på samme måde med en mus eller rotte.«

Forskergruppen fra Københavns Universitet er allerede lykkedes med at anvende deres organoid-model til at finde signalveje og potentielt bekæmpe bestemte former for hudkræft.

»Men der går mange endnu, før vi helt kan ersatte dyreforsøg med organioder,« understreger Sally Dabelsteen.

»Teknologierne er sådan set næsten klar. Det er derfor, der sker en rivende udvikling inden for 3D-vævsmodeller på både universiteterne og inden for de små biotechfirmaer. Men det halter med at få reguleringen og de store farmaselskaber med.«

Teknologien skal afprøves i langt større forsøg, siger Sally Dabelsteen. Desuden er det en anden udfordring, påpeger hun, at organoider typisk kun indeholder to til fire typer celler, og de er derfor bedst til meget målrettet forskning.

Men hvordan undersøger man medicinsk påvirkning af et helt organ, hvor langt flere celler påvirker hinanden i et fælles system?

Det er her, at næste lovende metode kommer ind i billedet.

Organchips: 3D-printet minilever eller -lunge

En organchip er sammensætningen af en 3D-printet mikrochip og menneskelignende organoidceller. Den er typisk mindre end et stykke slikpapir og fungerer som en miniudgave af for eksempel en lever, lunge eller et hjerte.

Chippen kan indeholde små kanaler, som efterligner blodårer. Idéen med systemet er, at man kan undersøge samspillet mellem celler under forskellige påvirkninger – uden at man udsætter mennesker eller mus for potentielle skadevirkninger.

‘Organ on a chip’-teknologien begyndte som simple 2D-modeller af kroppens forskellige væv, men teknologien er inden for de seneste år blevet mere tredimensionel for bedre at kunne genskabe vævets funktioner.

Det fortæller Johan Ulrik Lind til Videnskab.dk.

Han forsker selv i det, han kalder ‘3D-bio-printede mikrofysiologiske systemer’ som lektor og leder af forskningsgruppen ‘Tailored Materials and Tissues’ på Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Forskningsfeltet er »en sammensmeltning af to teknologier«, siger han:

»Mikrofysiologiske systemer indeholder ikke kun menneskelige celler eller organoider, der kommer fra stamcelleforskningen – de genskaber også de fysiske eller biokemiske påvirkninger, som forekommer i kroppen ved hjælp af for eksempel 3D-printede strukturer og materialer. Samlet gør det os bedre i stand til at forudsige bivirkninger og måle effekten af ny medicin.«

Johan Ulrik Lind fremhæver et eksempel på fordelen i forhold til dyreforsøg:

Et studie fra 2019, som beskriver hvordan man med en menneskelignende lever i en mikrochip har opdaget bivirkninger ved en bestemt type blodtryksmedicin. Bivirkninger, som ikke bliver opdaget i lignende forsøg med levende hunde eller rotter.

Teknologien handler altså ikke kun om at spare dyreliv. Den kan faktisk fungere bedre end dyreforsøg, argumenterer DTU-forskeren.

Men han påpeger også en begrænsning: Organchips er stadig væsentligt dyrere end forsøg med mus eller rotter. En anden udfordring er det, han kalder ‘skalering’:

Organchips har alle nogenlunde samme størrelse, mens der er store forskelle på størrelsen af vores organer i kroppen. Derfor får man heller ikke nødvendigvis et korrekt billede ved at koble adskillige organchips sammen i laboratoriet for at teste påvirkninger i et kredsløb.

Men det er ikke desto mindre en udfordring, man arbejder på at løse, nærmere bestemt i matematikkens verden.

Matematisk modellering: Når livet er en ligning

Hvis man gør det lidt kynisk op, er du som menneske ikke andet end data og tal:

Du har så og så meget serotonin, dopamin og glutamat i hjernen, der skal have tilført så og så meget ilt gennem så og så meget blod fra så og så mange hjerteslag og… du har forstået pointen.

Hvad nu hvis du kunne omsætte alt det til en matematisk model og på den måde for eksempel teste ny medicin ved blot at give det en talværdi og smække det ind i ligningen?

Den videnskabelige disciplin hedder matematisk modellering, og en af dem, der forsker i det, er Johanne Gudmand-Høyer, adjunkt ved Centre for Mathematical Modelling på RUC.

»Jeg laver det, der hedder mekanismebaseret matematisk modellering, hvor vi arbejder sammen med læger og andre fagfolk om at omsætte fysiologisk og biologisk data til parametre i vores modeller.«

En matematisk model har samme funktion som en såkaldt ‘dyremodel’: Det er et forsøg på at udvikle et sidestykke til menneskekroppen, så man undgår at teste på mennesker.

»Vi har den fordel, at vi arbejder direkte med human data, så vi undgår at gå ‘omvejen’ fra dyr til mennesker,« forklarer Johanne Gudmand-Høyer.

Hun og hendes kolleger har blandt andet lavet en matematisk model, der viser forskelle på niveauerne af kortisol i hjernen hos deprimerede, og udviklet en model til bedre at forstå visse typer af blodkræft.

Hendes kollega, professor Johnny T. Ottesen, har sågar udviklet en narkosemodel, som har muliggjort en simulator til træning af læger.

»Det er jo ellers noget, man typisk ville bruge grise til. Jeg ved ikke, hvor mange færre dyr, der er brugt på grund af simulatoren, men den er blevet brugt i årtier.«

Der er dog stadig lang vej til, at matematiske modeller kan simulere noget så komplekst som hele kroppen eller dens organer. Så for nu er disciplinen et værktøj, som potentielt kan reducere antallet af dyreforsøg.

»Udover simuleringer til træning kan vi bruge modellerne i prætests for at se, om det overhovedet nytter noget at gå videre med dyreforsøg,« siger Johanne Gudmand-Høyer.

»Vi er ikke der, hvor vi kan erstatte dyr, men mange er ved at få øjnene op for, at matematiske modeller på mange områder er et godt alternativ.«