Досліди на тваринах неприйнятні з етичних, медичних та освітніх причин. Люди і тварини настільки відрізняються між собою, що результати дослідів на тваринах не можуть бути перенесені на людину. В експериментальній науці вкоренилася думка, що складні патологічні процеси і механізми захворювань людини можуть бути представлені й вивчені на «тваринних моделях», тобто на тваринах зі штучно викликаними хворобами. При цьому залишаються без уваги такі важливі фактори, що впливають на здоров'я, як: харчування, стиль життя, вплив навколишнього середовища, стрес, психосоціальні фактори, шкідливі звички.

Саме через необ'єктивність методу експерименти на тваринах не зробили великого внеску в боротьбу з основними проблемами сучасної цивілізації: ІХС та іншими серцево-судинними захворюваннями, онкологією, цукровим діабетом, алергією. Проведення експериментів на тваринах не може гарантувати безпеку протестованих медикаментів і хімічних речовин для здоров'я людини, знов-таки через необ'єктивність результатів.

На відміну від експериментів на тваринах сучасні методи наукового дослідження без участі тварин надають надійні результати. Вони достовірні й гідні для застосування на людині, та до того ж нерідко виявляються більш дешевими.

Незважаючи на всі ці переваги, альтернативні методи дотепер залишаються у тіні експериментальної науки, уся увага якої сфокусована лише на дослідах на тваринах. Альтернативні методи є малоцікавими для молодого покоління наукових дослідників, адже важко з їхньою допомогою швидко зробити собі запаморочливу кар'єру, і фінансування даних методів лишає бажати кращого. 

Федеральний уряд Німеччини щорічно інвестує близько 3,5-4 млн. євро в наукові дослідження з використанням альтернативних методів. Це смішна сума в порівнянні з мільярдами, які щорічно фінансують експерименти на тваринах. Але навіть, незважаючи на мінімальну підтримку держави, альтернативні методи вже успішно зарекомендували себе й усе більше наукових дослідників відкривають для себе їх потенціал.

Наприклад, в 2008р. американський науковий інститут охорони здоров'я «NIH» і комітет із захисту навколишнього середовища «EPA» оголосили, що в майбутньому вони планують тестувати безпеку різних хімічних сполук за допомогою автоматизованих клітинних систем і комп'ютерних моделей. Причиною такого рішення були названі недійсність результатів дослідів на тваринах і неможливість перенесення результатів на людину, а також більша вартість і тривалість їх проведення.

За допомогою роботів і автоматизованих систем за день можна протестувати тисячі субстанцій, у той час як експерименти на тваринах тривають роками, не приносячи достовірних результатів. 

Переваги методів без використання тварин

 - Дослідження за допомогою культур клітин і тканин надають надійні, відтворюємі й однозначні результати, переносні на людину (особливо при застосуванні в методах "in vitro" (з лат. - «у пробірці»; клітин і тканин людини).

- «In-vitro» системи є більш чутливими до впливу різних руйнуючих факторів, ніж організм тварини.

- Після постановки альтернативних методів «на потік» їх вартість виявиться набагато нижче вартості проведення дослідів на тваринах.

- Одержання результатів при використанні "in vitro" систем можливе через кілька годин, у той час як експерименти на тваринах тривають тижні, місяці, а деколи й роки.

- За допомогою «in vitro» систем можна тестувати безліч препаратів одночасно, у той час як можливості дослідів на тваринах чисельно обмежені. 

Альтернативні методи наукового дослідження без участі тварин

Протягом останніх десятиліть була розроблена така безліч альтернативних методів, що представити їх усі в цій статті неможливо. Тому нижче будуть відзначені лише деякі з них.

Каменем спотикання залишається факт, що в системах часто використовуються культури клітин та тканини тварин, хоча застосування клітин і тканин людини було б більш доцільним як з етичної, так і з наукової точки зору. Клітини й тканини людини можуть бути отримані з біоптатів, плаценти, пуповини, трупного матеріалу, при хірургічних втручаннях. 

Культури клітин та інші клітинні системи

У клітинних системах можуть застосовуватися клітини людини або тварини. Культури клітин умовно підрозділяють на первинні та постійні. Первинні клітини одержують безпосередньо з організму. Для одержання первинних клітин від тварини вона, як правило, вбивається.

Для одержання первинних клітин людини (наприклад, клітин печінки, шкіри, хрящових і клітин кісткового мозку) використовується матеріал, отриманий при клінічно обґрунтованих хірургічних втручаннях. Первинні клітини не є довго існуючими; їхня культивація обмежена певним часовим проміжком.

Постійні клітинні культури є довго існуючими, тому що їхні клітини здатні до необмеженого поділу й росту, подібно раковим клітинам. Існує безліч ліній клітинних культур.

За допомогою так званих «спільних культур» різних клітинних ліній стає можливим відтворити «in vitro» подобу органів. Наприклад, вченим вдалося представити «in vitro" людську шкіру з усіма шарами клітин. Навіть такі складні структури як серце, печінка, хрящ і судини можливо відтворити "in vitro" у тривимірному просторі за допомогою сучасної техніки.

Організація «Лікарі проти експериментів на тваринах» бачить в «альтернативних» методах на основі клітин і тканин тварин лише тимчасове вирішення проблеми. Метою повинне стати проведення наукових досліджень без участі тварин або застосування їх органів, клітин і тканин.

Деякі приклади "in vitro" методів з використанням культур клітин:

- Тест «Епіскін» здійснений на штучній людській шкірі служить для визначення дратівного й роз'їдаючого впливу речовини на шкірні покриви.

- При визначенні фототоксичності в класичному тесті косметичні продукти наносяться на шкіру кроликів, морських свинок або пацюків. Набагато кращі результати демонструє альтернативний тест «Neutralrot». Клітини цієї постійної клітинної культури здатні поглинати пігмент тестової системи. При ушкодженні клітин поглинання пігменту припиняється.

-Канцерогенність речовин можна визначити за допомогою тесту трансформації клітинних культур, а не шляхом тривалого (нерідко триваючого роками) введення дослідної речовини кроликам, морським свинкам або пацюкам. При додаванні речовини, що має канцерогенну дію, клітинні культури замість того, щоб рости рядами, починають безладно й нестримно рости в різних напрямках.

-Моноклональні антитіла широко застосовуються в діагностиці й у різних наукових дослідженнях. Їх роблять досить жорстоким шляхом - у черевній порожнині мишей. Замість мишей можна використовувати біореактори («Скляна миша», «Техномиша»), що містять живильну рідину разом зі спеціальними, продукуючими антитіла клітинами.

- Тест на пірогенність проходять усі серії щеплень і розчинів для внутрішньовенного введення. У тесті досліджується наявність у препаратах пірогенів (речовин, як правило, бактеріального походження, здатних викликати лихоманку). Досліджувані субстанції вводяться кроликам, які нерухомо фіксуються протягом багатьох годин для виміру температури тіла. Альтернативний тест «ПіроЧек» використовує людські білі кров'яні тільця - лейкоцити, які при контакті з пірогенами одразу ж виробляють відповідні медіатори.

- За допомогою культур нервових клітин можливе дослідження викиду медіаторів і передачі нервового імпульсу, а також вплив на ці процеси різних лікарських речовин. Такі культури клітин можуть бути використані в дослідженнях хвороби Паркінсона, епілепсії, у пошуку нових болезаспокійливих препаратів.

- На культурах злоякісних клітин можливе вивчення морфоструктури, біохімії, процесів росту й метастазування пухлин, пошук нових протипухлинних препаратів.

-Культивовані клітини міокарду (серцевого м'яза) навіть "in vitro" зберігають здатність до скорочень. З їхньою допомогою можливе вивчення фізіології клітин міокарду й впливу на нього різних препаратів. 

 Бактерії

ДНК бактерій по своїй структурі дуже схожа з ДНК тварин. Цей аспект дозволяє проводити фундаментальні дослідження в генетиці, вивчати ушкоджуючи впливи факторів на геном за допомогою бактерій і дріжджових грибів. В «Амес»-тесті, наприклад, використовуються сальмонели. Цей тест став рутинним дослідженням у скрінінгу нових препаратів для виявлення серед них потенційно мутагенних. Існує й тест на люмінесцентних бактеріях (що світяться). Якщо при додаванні тестової речовини люмінесценція припиняється, робиться висновок про пошкоджуючий вплив даної субстанції. 

Біореактори

Виробництво моноклональних антитіл, що широко застосовуються у діагностиці й у наукових онкологічних дослідженнях, зазвичай проводилося за допомогою так званої асцитної миші. При цьому пухлинні клітини вводяться мишам у черевну порожнину, і у тварин розпочинається асцит (випіт у черевну порожнину), що викликає в них нестерпно сильні болі.

Через якийсь час випіт відкачують із черевної порожнини й випітну рідину використовують для отримання моноклональних антитіл. В 80-90рр. минулого століття були сконструйовані спеціальні біореактори здатні робити моноклональні антитіла "in vitro". Виробництво антитіл старим способом за допомогою асцитної миші на даний момент у Німеччині за рідкими винятками заборонено. 

Мікрочипи та біочипи

Впровадження біочипів зробило революцію в тестуванні препаратів. Автоматизований процес дозволяє за короткий час протестувати велику кількість субстанцій надійно, швидко й економічно. При використанні в чипах людських клітин результати стають переносимими на людину. Таким чином, чипи є повною протилежністю експериментам на тваринам, котрі вимагають багато часу й засобів, та до того ж е ненадійними і погано репродукуємим.

Сьогодні існує ціла палітра таких «Lab-on-a-chip» - «лабораторій на одному чипі», що представляють собою цілі системи: шкіру, печінку, легені, нирки, кровоносні судини, лімфовузли, нервові клітини. Деякі системи скомбіновані у свого роду мініорганізм. За допомогою таких систем, що складаються із мініатюрних камер і каналів, вистелених клітинами певних органів, можна тестувати захоплення, розподіл і метаболізм різних медикаментів, майже як на живому організмі. У будь-якому разі результати з чипів достовірніше результатів, отриманих при тестуванні медикаментів на тваринах. 

Токсикогеномика

Токсикогеномика - нова галузь науки, у якій досліджуються зміни геному й протеїнів окремо взятої клітини. При впливі пошкоджуючих речовин змінюються певні молекулярні механізми клітини, що веде до зміни ступеня експресії генів, і це можливо виміряти сучасною технікою. Таким чином замість впливу речовини на органи та організм досліджується вплив речовини на його окремі клітини.

Геноміка (вивчає гени клітини) тісно переплітається із протеомікою (вивчає протеїни клітини). Перевагою даного методу є, у першу чергу, автоматизування процесу. За допомогою так званих мікроматриць (microarrays) або ген-чипів на одному чипі стає можливим проаналізувати молекулярні процеси одразу декількох тисяч клітин. 

Комп'ютерна техніка

Сучасні комп'ютерні моделі дозволяють одержати інформацію про структуру, механізм дії та токсичність нових медикаментів. За допомогою «CADD» ( комп'ютер-асистованої системи розробки нових медикаментів) можна досить точно передбачити фармакокінетику й фармакодинаміку препарату в людському організмі. У фарміндустрії вже застосовуються подібні системи для виявлення потенційно токсичних або малодієвих препаратів.

Комп'ютерні системи типу «QSAR» («Quantitative Structure Activity Relationship») здатні передбачити дію препарату по його молекулярній структурі. «Virtualtoxlab» (віртуальна токсиколабораторія) є однією з таких «Qsar-Систем», що симулює взаємодію хімічних сполук із клітинними рецепторами. Це дозволяє передбачити можливі токсичні ефекти досліджуваної речовини.

Комп'ютерні моделі, на відміну від експериментів на тваринах, дають швидкі, точні результати, і до того ж набагато економічні за ціною. Недоліком моделей є те, що в їхні програми вноситься база всіх відомих на той час наукових знань і даних, що обмежує дослідження досі невідомих процесів і феноменів. Для покриття пробілів необхідна постійна доробка й удосконалювання систем.

Сучасні інтерактивні комп'ютерні програми дозволяють віртуально проводити численні експерименти, у тому числі й класичні експерименти на жабах, і навіть віртуальний розтин. 

Аналітичні методи

Для контролю кожної серії інсуліну й інших гормонів, що випускаються фарміндустрією, раніше проводилися численні тести на тваринах. Вони тривали досить довго й відрізнялися більшою кількістю помилкових даних. У 60-х - 70-х рр. минулого століття були розроблені спеціальні аналітичні методи, які давали більш надійні й точні результати і як побічний ефект - не вимагали використання в них тварин.

За допомогою хроматографічного аналізу можна визначити хімічні властивості речовин. Наприклад, тестування токсинів мідій на мишах, що означало для бідних тварин болісну смерть, було повністю замінене в Німеччині на хроматографічний метод «HPLC». 

Медична візуалізація

Різні сучасні методи медичної візуалізації (комп'ютерна томографія, позитронно-емісійна томографія, магнітно-резонансна томографія) дозволили отримати важливу інформацію у фундаментальній науці, причому безпосередньо на людині. Дані методи дозволяють отримати тривимірне зображення органів і їх систем.

У науковому дослідженні головного мозку і його функцій ці методи допомагають визначити відповідальні за певну функцію зони безпосередньо в процесі його роботи. Наприклад, візуалізувати активні зони при виконанні піддослідним певних завдань - читання, перегляду малюнків і т.д. Методи візуалізації відіграють важливу роль у діагностиці й дослідженні неврологічних захворювань і пухлин головного мозку. 

Епідеміологія

Епідеміологія займається вивченням захворюваності населення і його окремих груп. За допомогою епідеміологічних методів можна виявити зв'язок між певними захворюваннями та способом життя, навколишнім середовищем певних груп населення, їх харчуванням, звичками, умовами праці. Історія появи епідеміології як науки тісно пов'язана з інфекційними хворобами. В 19 столітті на основі спостережень вперше було висунуте припущення про роль соціальних і гігієнічних факторів у поширенні інфекційних захворювань.

Метою епідеміології є розробка профілактичних заходів, попередження виникнення й розвитку захворювань. Саме на основі спостережень були виявлені канцерогенні властивості тютюну та азбесту (у дослідах на тваринах вони не показували канцерогенної дії).

Сидячий спосіб життя, надмірне вживання в їжу м'яса й жирів, стрес та інші психосоціальні фактори за допомогою епідеміологічних досліджень були ідентифіковані як основні фактори ризику сучасних хвороб цивілізації (цукрового діабету, серцево-судинних захворювань, у т.ч. інфаркту, інсульту й атеросклерозу). 

Клінічні дослідження

Основна частина сучасних медичних наукових даних базується на уважному спостереженні за пацієнтами і перебігом хвороби. Саме клінічні дослідження дозволяють із точністю сказати, чи ефективні нові методи лікування й нові медикаменти, і в якій мірі вони краще вже існуючих методів. Проведення клінічних досліджень вимагає ретельної підготовки й інформування учасників, а також обов'язкове одержання їх згоди на участь у дослідженні. Таким чином, клінічні дослідження не можна назвати «експериментами на людях». 

Мікродози

Мікродозування є новим методом у процесі розробки нових препаратів. Добровольці одержують мізерно малу дозу досліджуваного медикаменту. Ця доза настільки мала, що не виявляє ніякого фармакологічного ефекту на організм добровольця й таким чином не може викликати заподіяння шкоди його здоров'ю.

За допомогою високочутливих методів у крові й сечі добровольця вимірюється абсорбція, розподіл, метаболізм, екскреція препарату на основі даних його концентрацій і метаболітів. 

Розтини

Розтини померлих дозволяють одержати важливі дані про причину смерті, захворювання, ускладнення й пов'язані з ними патологічні процеси в органах і тканинах організму. 

Симулятори

До 90-х років минулого століття одержання травм у ДТП симулювалося на свинях і мавпах. На сьогоднішній день використовуються спеціальні оснащені сенсорами манекени для «креш-тестів».

У військовій хірургії використовуються моделі типу «Traumaman», що симулюють із максимально можливою реальністю переломи, опіки, кровотечі, бойові вогнепальні поранення, різного роду травматичні ушкодження. Застосування таких симуляторів набагато розумніше й ефективніше, ніж навмисне нанесення ушкоджень свиням, собакам, козам та іншим видам тварин.

Для одержання практичних хірургічних навичок застосовуються різного роду операційні моделі з силікону. 

Інші методи

Фізіологію (науку про закономірності функціонування організму) можна прекрасно вивчати за допомогою нешкідливих дослідів на самому собі. Наприклад, за допомогою електроміографії можна вимірювати біоелектричний потенціал, що виникає в згиначі великого пальця, а не на жаб'ячій лапці.

Клінічні випадки отруєння й дані, отримані при лікуванні таких пацієнтів, можуть і повинні бути враховані й аналізовані в токсикології. Дані таких випадків є суттєво більш інформативними, ніж вивчення отруєння на мишах, пацюках і собаках.

Тільки аналіз та документація випадків отруєння у людини дозволяє отримати достовірну інформацію й оцінку ризику даного препарату. Деякі симптоми як, наприклад, головні болі, запаморочення, порушення уваги та концентрації, депресія й суїцидальні думки не можуть бути визначені в тестах на тваринах. 

Чому ж тоді досліди на тваринах усе ще проводяться?

Природно виникає питання про те, чому ж дотепер щорічно в експериментах гине така велика кількість тварин, незважаючи на бурхливий розвиток альтернативних методів, що не вимагають участі тварин. Залежно від мети й виду дослідів існують різні тому причини. Ось деякі з них:

- Експерименти на тваринах не регламентовані законно. Наприклад, в області діагностики, навчання, фундаментальних наукових досліджень, розробки нових препаратів.

Науковці в даних галузях можуть більш-менш вільно самі обирати той метод, який вони будуть застосовувати у своїй діяльності. І хоча в наявності є досить велика кількість сучасних методів без використання тварин, багато хто з дослідників, викладачів, вчених фанатично дотримується доісторичних методів. Тому є безліч причин:

- Експеримент на тварині вважається в багатьох наукових колах єдино правильним, достовірним і перевіреним методом. Відмова від нього рівнозначна кроку в невідомість.

- В експерименти на тваринах і пов'язані з ними наукові дослідження вкладаються більш великі суми грошей, що робить їх економічно привабливими (різного роду стипендії, гранти, наукові нагороди та премії і т.д.).

- Стати відомим і шановним у наукових колах, отримати статус може тільки той, у кого на рахунку довгий список статей і публікацій у видатних наукових журналах.

- Експерименти на тваринах вважаються невід'ємною частиною одержання ступені доктора і професора.

- Експерименти на тваринах у фундаментальній науці служать засобом для задоволення наукової цікавості, прагнення розібрати всі можливі деталі природи та її феноменів.

-У фарміндустрії експерименти на тваринах є алібі. У випадку небажаних побічних ефектів, завдання збитків здоров'ю або навіть летального результату завжди можна зіслатися на відсутність даних ефектів у дослідах на тваринах, і тим самим уникнути виплати грошової компенсації. 

Експерименти на тваринах, регламентовані законом

До них відносяться призначені законом фармакотоксикологічні дослідження різних хімічних сполук, у т.ч. медикаментів, а також перевірка кожної серії вакцин і сироваток. В 2009р. їхня частка склала 15% від усіх проведених дослідів на тваринах.

Відповідно до міжнародних і національних стандартів усі хімічні сполуки (компоненти побутової хімії, лікарські препарати) повинні пройти дослідження, що підтвердять їхню безпеку для людини і навколишнього середовища. Досліди на тваринах вважаються методом вибору в цій області вже протягом багатьох десятиліть. Причини, чому нові передові методи без використання тварин на превелику силу пробивають собі дорогу в цій області наступні:

- Кожнен новий альтернативний метод повинен пройти процес валідизації перед внесенням його в список рекомендованих і дозволених для досліджень методів. При цьому результати нового методу порівняються з результатами, отриманими в експериментах на тваринах. Це означає, що метод буде визнано достовірним тільки в тому випадку, якщо його результати збігаються з результатами дослідів на тваринах.

Цікаво, що сам метод «експериментування на тваринах» ніколи не зазнавав валідизації. Незважаючи на те, що давно відомо, що результати дослідів на тваринах часто дають недостовірні, погано відтворюємі й із труднощами або зовсім непереносимі результати на людину, цей безнадійно застарілий метод і далі визнається непогрішним.

Таким чином, сам процес валідизації стає безглуздим, тому що часом нові методи дають кращі й більш достовірні результати, ніж отримані при експериментах на тваринах. Більш розумним було б тестування методу на основі вже відомих у медицині даних, порівняння результатів, отриманих за допомогою методу, з перевіреними фактами.

- Не останню роль відіграє й недостатнє фінансування розвитку нових альтернативних "in vitro" методів. Уряд ФРН виділяє щорічно близько 4 млн. євро на розвиток альтернативних методів - смішну суму в порівнянні з десятками мільярдів, інвестуємих в експерименти на тваринах. Одне тільки будівництво нової лабораторії для експериментів на тваринах коштує платникам податків кілька десятків мільйонів євро. Наприклад, будівництво лабораторії в г. Вюрцбург обійшлося бюджету в 31млн. євро, в Эрлангені - 25млн., у Йєні - 25 млн. 

Майбутнє науки

Багато експериментів на тваринах, які ще недавно вважалися незамінними, сьогодні вже не проводяться й залишилися надбанням історії. Те, що сьогодні ще здається ілюзією, завтра може стати реальністю.

Незважаючи на всі труднощі, розвиток "in vitro" методів набирає обороти й здобуває все більше прихильників. Досліди на тваринах - це безнадійно застарілий метод, який не повинен мати місця в сучасності. Справжній прогрес може бути досягнутий тільки науковими дослідженнями без заподіяння страждань тваринам.

 

Д.в.н. Коріна Геріке