home
home
home
English
facebook   linkedin   twitter   
 

Replacement im Labor

Gemäß der EU-weit gültigen Richtlinie im Tierversuch (RL 2010/63/EU) stellen das Ersetzen von Verfahren, in welchen lebende Tiere für wissenschaftliche Zwecke eingesetzt werden, sowie die Förderung der Entwicklung von Alternativmethoden das ultimative Ziel dar, welches zu erreichen ist. Diese Zielsetzung orientiert sich an dem Prinzip des Replacement, einem der 3R (Replacement, Reduction, Refinement) von Russell und Burch. Das Replacement gewährleistet den Einsatz tierfreier alternativer Methoden. Dieser Begriff umfasst nicht nur die Vermeidung des Einsatzes lebender Tiere im Versuch, sondern auch von Produkten, welche aus diesen gewonnen wurden. Im Laboralltag werden einige Reagentien angewandt, für deren Gewinnung Tiere benötigt werden. So sind beispielsweise Produkte wie FCS/FBS (fetal calf serum/fetal bovine serum), Matrigel™ oder die häufig eingesetzten monoklonalen oder polyklonalen Antikörper tierischer Herkunft.1

FBS ist der Hauptbestandteil vieler Zellkulturmedien. Es enthält Hormone, Vitamine, Transportproteine, Wachstumsfaktoren und viele weitere für das Zellwachstum benötigte Inhaltsstoffe. Zur Extraktion des Serums werden Herzen von Feten, welche sich zumindest im zweiten Drittel der Trächtigkeit befinden, punktiert. Für diesen Eingriff wird keinerlei Anästhesie eingesetzt, wobei zu vermuten ist, dass diese Prozedur für Embryos potenziell schmerzhaft ist. Laut Schätzungen werden jährlich um die zwei Millionen Kälberfeten hierfür verwendet. Matrigel™, auch bekannt unter dem Namen Geltrex™ oder Cultrex™, ist ein weiterer für Zellkulturen benötigter Bestandteil. Es stellt eine Proteinmatrix dar, für deren Herstellung die murine Zelllinie des Engelbreth-Holm-Swarm Sarkoms benötigt wird. Monoklonale und polyklonale Antikörper werden ebenso aus Tieren gewonnen, welche auf ein spezifisches Antigen immunisiert werden. Diese werden dann für Immunoassays wie ELISA und andere immunhistochemische Verfahren verwendet.2

Abgesehen von der Zielsetzung der EU-Richtlinie, sowie einer moralisch-ethischen Verantwortung gegenüber Versuchstieren, ist auch aus wissenschaftlicher Sicht rechtfertigbar auf Ersatzprodukte zurückzugreifen. Ein Faktor von vielen, welche zur Krise der Reproduzierbarkeit in der Wissenschaft beiträgt, soll tatsächlich aus dem Einsatz tierischer Produkte im Laboralltag resultieren. Dadurch, dass diese aus verschiedenen Spendertieren gewonnen werden, können diese keine identische Zusammensetzung und folglich auch keine einheitliche Qualität aufweisen. Ein weiterer Punkt ist, dass bei den Produkten tierischen Ursprungs, einerseits teils unbekannte Komponenten beinhaltet sein können und andererseits Kontaminationen nicht gänzlich ausgeschlossen werden können. Die Gesamtheit dieser Faktoren führt schlussendlich zu uneinheitlichen Materialien, welche eine Variable für die Experimente darstellen und somit zu einer Verringerung der Reproduzierbarkeit beitragen.3

Warum wird heutzutage immer noch häufig auf tierische Produkte zurückgegriffen, wenn tierfreie Alternativen aus rechtlichen, moralisch-ethischen und wissenschaftlichen Gründen zu bevorzugen sind? Cassotta et al. führten zu dem Thema eine weltweite Umfrage durch, bei der sie Wissenschaftler aus verschiedenen Bereichen befragten. Die am meisten eingesetzten tierischen Laborprodukte waren demnach FBS, Antikörper und Enzyme (z.B. Tyrpsin und Nuklease). Die Mehrheit derer (57 %), die Ersatzprodukte einsetzen, begründen dies mit der variablen Zusammensetzung der tierischen Materialien. In etwa 51 % geben hingegen ethische Beweggründe an. Mehr als die Hälfte der Teilnehmer führt an, über wenig oder sogar kaum Wissen über nicht-tierische Produkte zu verfügen, wobei vor allem Studenten am schlechtesten über Alternativen informiert waren. Das Ergebnis dieser Umfrage zeigt, dass es besonders wichtig wäre, das Wissen und sämtliche Informationen zu tierfreien Materialien zu verbreiten. Mit der Wissensvermittlung sollte bereits in der universitären Ausbildung begonnen werden. Des Weiteren würden frei zugängliche Datenbanken zur Verbesserung der Situation sorgen. Ein Beispiel einer bereits bestehenden Datenbank wäre die FCS-free Database, welche die Suche nach serumfreien Kulturmedien erheblich erleichtert. Bei Einsatz eines solchen Mediums oder sonstigen Produkts sollte dies auch in der Publikation erwähnt und beschrieben werden, damit zukünftige Forschungsgruppen von jeglicher gewonnener Erkenntnis profitieren können. Zu guter Letzt sollte der Einsatz tierfreier Alternativen besonders gefördert werden, indem ein eigenes Budget hierfür zur Verfügung gestellt wird. Auch die Verleihung von Wissenschaftspreisen zur Verwendung von Ersatzmethoden und -materialien sorgen für einen Anreiz, von diesen Gebrauch zu machen.4

Zum Zwecke der Maximierung der Forschungsqualität und des Tierwohls muss es Ziel der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft sein geeignete Ersatzprodukte zu entwickeln und zu etablieren. Somit ist es die Aufgabe aller in der Forschung tätigen auf tierische Produkte zu verzichten und stattdessen tierfreie Materialien einzusetzen.

 

1) RL 2010/63/EU Russell WMS, Burch RL. 1959 (as reprinted 1992). The principles of humane experimental technique. Wheathampstead (UK): Universities Federation for Animal Welfare. Duarte AC, Costa EC, Filipe HAL, Saraiva SM, Jacinto T, Miguel SP, Ribeiro MP, Coutinho P. Animal-derived products in science and current alternatives. Biomater Adv. 2023 Apr 24;151:213428. doi: 10.1016/j.bioadv.2023.213428. Epub ahead of print. PMID: 37146527

2) Duarte AC, Costa EC, Filipe HAL, Saraiva SM, Jacinto T, Miguel SP, Ribeiro MP, Coutinho P. Animal-derived products in science and current alternatives. Biomater Adv. 2023 Apr 24;151:213428. doi: 10.1016/j.bioadv.2023.213428. Epub ahead of print. PMID: 37146527. Weber T, Wiest J, Oredsson S, Bieback K. Case Studies Exemplifying the Transition to Animal Component-free Cell Culture. Alternatives to Laboratory Animals. 2022;50(5):330-338. doi:10.1177/02611929221117999 van der Valk J, Gstraunthaler G. Fetal Bovine Serum (FBS) — a pain in the dish? ATLA Altern.Lab. Anim. 45 (2017) 329–332, https://doi.org/10.1177/ 026119291704500611. Yao T, Asayama Y. Animal-cell culture media: history, characteristics, and current issues, Reprod. Med. Biol. 16 (2017) 99–117, https://doi.org/10.1002/ rmb2.12024. Kratochvil MJ, Seymour AJ, Li TL, Pasca SP, Kuo CJ, Heilshorn SC. Engineered materials for organoid systems, Nat. Rev. Mater. 4 (2019) 606–622, https://doi.org/10.1038/s41578-019-0129-9 Morales X, Cort´es-Domínguez I, Ortiz-De-Solorzano C. Modeling the mechanobiology of cancer cell migration using 3D biomimetic hydrogels, Gels 7 (2021) 1–35, https://doi.org/10.3390/gels7010017. Barroso J, Halder M, Whelan M. EURL ECVAM recommendation on non-animalderived antibodies, 2020.

3) Habanjar O, Diab-Assaf M, Caldefie-Chezet F, Delort L. 3D cell culture systems: tumor application, advantages, and disadvantages, Int. J. Mol. Sci. 22 (2021), https://doi.org/10.3390/ijms222212200. Thakuri PS, Liu C, Lucker GD, Tavana H. Biomaterials-based approaches to tumor spheroid and organoid modeling, Adv. Healthc. Mater. 7 (2018), 170980, https://doi.org/10.1002/adhm.201700980. Kinzebach S, Bieback K. Expansion of mesenchymal stem/stromal cells under xenogenic-free culture conditions. Adv Biochem Eng Biotechnol 2013; 129: 33–57. Cassotta M, Bartnicka JJ, Pistollato F, Parvatam S, Weber T, D'Alessandro V, Bastos LF, Coecke S. A worldwide survey on the use of animal-derived materials and reagents in scientific experimentation. Eng Life Sci. 2022 Jul 18;22(9):564-583. doi: 10.1002/elsc.202100167. PMID: 36093359; PMCID: PMC9444711.

4) Cassotta M, Bartnicka JJ, Pistollato F, Parvatam S, Weber T, D'Alessandro V, Bastos LF, Coecke S. A worldwide survey on the use of animal-derived materials and reagents in scientific experimentation. Eng Life Sci. 2022 Jul 18;22(9):564-583. doi: 10.1002/elsc.202100167. PMID: 36093359; PMCID: PMC9444711.

facebook   linkedin   twitter   
Gesellschaft zur Förderung von Alternativen
Biomodellen (The 3R Society)
Postfach 0014
A-8036 Graz