Тест несуществующее животное автор: Несуществующее животное
База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2023 | Главная страница Автореферат Анализ Анкета Бағдарламасы Бизнес-план Биография Бюллетень Викторина Выпускная работа Глава Диплом |
Испытания на животных и медицина — PMC
«О величии нации и ее нравственном прогрессе можно судить по тому, как обращаются с ее животными».
— Махатма Ганди
Животные неоднократно использовались на протяжении всей истории биомедицинских исследований. Ранние греческие ученые-врачи, такие как Аристотель (384–322 гг. до н. э.) и Эрасистрат (304–258 гг. до н. э.), проводили эксперименты на живых животных. Точно так же Гален (129–199/217 гг. н.э. ), греческий врач, практиковавший в Риме и считавшийся гигантом в истории медицины, проводил эксперименты на животных, чтобы углубить понимание анатомии, физиологии, патологии и фармакологии. Ибн Зур (Авензоар), арабский врач из мавританской Испании XII века, ввел испытания на животных в качестве экспериментального метода проверки хирургических процедур перед их применением на людях.
В последние годы практика использования животных для биомедицинских исследований подверглась резкой критике со стороны групп по защите животных и защите прав животных. В нескольких странах были приняты законы, делающие практику более «гуманной». Споры об этичности испытаний на животных не утихают с семнадцатого века. Теодор Рузвельт в девятнадцатом веке сказал: «Здравый смысл без совести может привести к преступлению, но совесть без здравого смысла может привести к глупости, которая является служанкой преступления».
Противники утверждают, что польза для человека не оправдывает вреда для животных. Многие люди также считают, что животные хуже людей и сильно отличаются от них, поэтому результаты, полученные от животных, нельзя применить к людям. Сторонники испытаний на животных утверждают, что эксперименты на животных необходимы для развития медицинских и биологических знаний. Клод Бернар, известный как отец физиологии, заявил, что «эксперименты на животных полностью подтверждают токсикологию и гигиену человека. Воздействие этих веществ на человека такое же, как и на животных, за исключением различий в степени». Бернард сделал эксперименты на животных частью стандартного научного метода.
Испытания наркотиков на животных приобрели большое значение в двадцатом веке. В 1937 году фармацевтическая компания в США создала препарат сульфаниламида, используя диэтиленгликоль (ДЭГ) в качестве растворителя, и назвала препарат «Сульфаниламидный эликсир». ДЭГ был ядовит для человека, но об этом не знал главный фармацевт и химик компании. Он просто добавил малиновый ароматизатор в сульфаниламидный препарат, растворенный в ДЭГ, и компания продала продукт. Препарат привел к массовому отравлению, в результате которого погибло более ста человек. Тестирование на животных не проводилось. Общественный резонанс, вызванный этим происшествием и другими подобными катастрофами, привел к гибели 1938 Федерального закона о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах, требующего тестирования безопасности лекарств на животных до того, как они поступят в продажу.
Еще одно трагическое фиаско с наркотиками произошло в конце 1950-х и начале 1960-х годов с талидомидом. Было обнаружено, что он действует как эффективный транквилизатор и болеутоляющее и был провозглашен «чудо-лекарством» от бессонницы, кашля, простуды и головных болей. Было обнаружено, что он оказывает тормозящее действие на утреннюю тошноту, поэтому тысячи беременных женщин принимали препарат для облегчения симптомов. Следовательно, более 10 000 детей в 46 странах родились с пороками развития или отсутствующими конечностями (фокомелия, от греческого «конечность»). Препарат был отозван в 1961 и 1968 после долгой кампании.
Вышеупомянутые и другие инциденты иллюстрируют вред, наносимый людям от использования веществ, которые не были предварительно протестированы на животных, и подчеркивают важность экспериментов на животных для предотвращения или предотвращения человеческих трагедий. Практика использования животных в биомедицинских исследованиях привела к значительным успехам в лечении различных заболеваний.
Такие вопросы, как «жестокое обращение» с животными и гуманное обращение с животными, являются обоснованными проблемами, поэтому использование животных в экспериментах строго регулируется. Это привело к кампании 3R, которая выступает за поиск (1) замена животных неживыми моделями; (2) сокращение использования животных; и (3) уточнение практики использования животных. Однако полный отказ от испытаний на животных значительно замедлит разработку основных медицинских устройств, лекарств и методов лечения. Используя 3R, продолжая использовать животных для научных исследований, научное сообщество может утвердить свою моральную совесть, а также выполнить свои обязательства перед человечеством по дальнейшему развитию науки для цивилизации и человечества.
Как и когда? · Frontiers for Young Minds
Abstract
Важная дискуссия в современном обществе заключается в том, должны ли мы заставлять животных страдать ради науки и разработки продуктов. В этой статье я представляю четыре примера испытаний на животных, которые были введены в прошлом для защиты пациентов и потребителей, и обсуждаю попытки заменить эти испытания на животных другими методами. Когда мы начали использовать мелких животных, таких как мыши и крысы, для тестирования более 100 лет назад, было не так много альтернатив. Сегодня у нас больше знаний и больше возможностей. Теперь ученые могут создавать крошечные функционирующие органы в лаборатории и даже объединять несколько мини-органов, чтобы помочь нам понять, как работает человеческое тело, когда оно здорово или больно. Это расширенное понимание позволит ученым во многих случаях выйти за рамки использования животных, что повысит как точность научных тестов, так и благополучие животных.
Тестирование на животных вызывает споры
Существует много споров о том, должны ли мы позволять лабораторным животным страдать ради науки или разработки таких продуктов, как косметика, лекарства и пестициды: около 50% американцев и 60% европейцев. выступают против испытаний на животных, но люди занимают разные позиции в отношении того, что можно разрешить, а что нельзя. В 1959 году два ученых по имени Билл Рассел и Рекс Берч разработали принцип 3R (сокращение, замена, уточнение), который является своего рода компромиссом. Вместо того, чтобы полностью запретить исследования на животных или разрешить их во всех случаях, они призвали ученых сделать все возможное, чтобы заменить испытания на животных. Где замена , а не , ученых призывают сократить количество используемых животных и усовершенствовать свои эксперименты, чтобы свести к минимуму страдания животных. Рассел и Берч сказали: «Утонченности никогда не бывает достаточно, и мы всегда должны стремиться к дальнейшему сокращению и, если возможно, замене».
Когда Рассел и Берч придумали принцип 3R, было не так много альтернатив экспериментам на животных, но знания в области наук о жизни удваиваются каждые 7 лет, так что теперь мы знаем в 1000 раз больше, чем тогда! Ученые знают гораздо больше о выращивании клеток в лаборатории, и, используя технологии человеческих стволовых клеток и биоинженерию, мы теперь можем воссоздать структуру и функции некоторых органов в лаборатории и даже объединить несколько созданных в лаборатории органов для создания «человеческой» системы в лаборатория. Детальное понимание того, как организм работает в норме и при болезни, поможет исследователям создать тесты, которые будут более точными, чем тесты на животных, и которые спасут жизни лабораторных животных.
История: тесты на животных для решения исследовательских проблем
Теперь я опишу четыре различные проблемы безопасности в медицине прошлого, которые были решены с помощью испытаний на животных. Эти исторические случаи сформировали то, как мы обеспечиваем безопасность лекарств и потребительских товаров, и примеры могут помочь нам понять прогресс, достигнутый с использованием новых технологий.
Пирогены
Термин «пироген» происходит от греческого слова, означающего нечто, вызывающее огонь. Сегодня мы используем слово «пироген» для обозначения чего-то, что вызывает лихорадку. В начале 1900-х годах ученые начали синтезировать лекарства от болезней, в том числе и те, которые нужно было вводить в организм. Врачи часто наблюдали лихорадку у своих пациентов после инъекций наркотиков, а иногда даже опасные для жизни реакции. Они назвали неизвестные вещества, вызывающие лихорадку, пирогенами. В 1912 году был изобретен кроличий тест на пироген: кроликам вводили дозу препарата, в десять раз превышающую ту, которая применялась бы у людей. Если у кроликов не развивалась лихорадка, препарат считался безопасным для человека. Сегодня мы знаем, что эти пирогены появляются в результате бактериального загрязнения во время производства лекарств, и даже уничтожение микробов путем стерилизации не устраняет их. Когда иммунная система пациента распознает бактериальные пирогены, возникает лихорадка.
Раздражение глаз
Глаза особенно чувствительны к химическим веществам. В США в начале 1930-х годов косметика, используемая для окрашивания ресниц (называемая Lash Lure), привела к более чем 3000 случаев раздражения глаз, пяти случаям слепоты и одной смерти. Впоследствии был разработан тест на кроличьи глаза, чтобы предотвратить повторение подобного. Каплю химиката закапывают прямо в глаз кролика и наблюдают за животным в течение нескольких дней.
Неожиданная токсичность
В 1936 г. в США от сиропа от кашля умерло более 100 детей (рис. 1). Антибиотик, содержащийся в сиропе, использовался годами без проблем, но вещество под названием гликоль, используемое для растворения антибиотика, было токсичным. Это положило начало так называемому тестированию с повторной дозой, обычно проводимому на крысах и собаках, при котором препарат вводят в течение 28 или даже 90 дней перорально, ингаляционно или на кожу (в зависимости от применения препарата). После этого животных убивают, а их органы проверяют на возможные последствия.
- Рис. 1. Скандалы, приведшие к введению испытаний на животных.
- Скандалы послужили поводом для многих тестов на животных, которые мы используем сегодня. Двумя примерами являются тестирование повторных доз на предмет неожиданной токсичности и эмбриотоксичности в ответ на проблемы со здоровьем, вызванные сульфаниламидом и талидомидом.
Тестирование на эмбриотоксичность
В конце 1950-х годов немецкая фармацевтическая компания представила лекарство под названием талидомид, которое стало очень популярным для лечения «утренней тошноты» — частой тошноты, которую испытывают беременные женщины. Около 2 000 нерожденных детей умерли от препарата и более 10 000 детей родились с пороками развития конечностей (рис. 1). В ответ на это было введено широкое тестирование токсичности в отношении эмбрионов, называемое тестированием эмбриотоксичности, с использованием 3200 крыс и 2100 кроликов на каждое лекарство (рис. 1).
Во всех этих случаях научным решением было использовать животных, чтобы убедиться, что лекарства и другие химические вещества безопасны для людей. Но использование животных для отражения того, что может происходить у людей, далеко от совершенства — мыши и крысы предсказывают реакцию друг друга на лекарства часто не лучше, чем на 60%, а иногда отдельные линии мышей реагируют совершенно по-разному в этих тестах. Иногда животные реагируют на наркотики или другие химические вещества так же, как и люди, но иногда это не так.
Замена испытаний на животных: пример пирогенов
Хронология испытаний пирогенов показана на рис. 2. Ученые впервые обнаружили определенные бактериальные загрязнения лекарств, которые вызывали лихорадочные реакции, еще в 1950-х годах. В 1960-х годах было обнаружено, что те же самые бактериальные вещества вызывают свертывание крови мечехвоста. Это стимулировало разработку нового теста, основанного на взятии проб крови мечехвоста, пирогенового теста мечехвоста, который заменил 90% тестов на кроликах, начиная с 19 века.80-е годы. Затем, в 1995 году, был разработан еще один лабораторный тест, основанный на новых знаниях об иммунной системе человека, в частности, белых кровяных тельцах, называемых моноцитами, которые излучают химические сигналы, вызывающие лихорадку. Эти тесты теперь называются тестами активации моноцитов, и они измеряют, загрязнены ли вещества пирогенами, на основе реакции моноцитов. Я разработал один из таких тестов и провел международное исследование с другими учеными, разработавшими аналогичные тесты, продемонстрировав, что такие тесты могут заменить тесты на пирогены на животных [1, 2]. После тщательного рассмотрения экспертами тест на активацию моноцитов был утвержден в 2006 году и в последующие годы принят рядом агентств по всему миру. Однако фактическая замена испытаний на животных все еще продолжается: к 2017 году в Европе было заменено 80% испытаний на пирогены на кроликах, а к 2030 году все испытания на кроликах в Европе должны прекратиться. Другие части мира отстают. Итак, тесту мечехвоста потребовалось около 30 лет, чтобы заменить около 90% тестов на кроликах и еще 30 лет на тесты активации моноцитов, чтобы заменить оставшуюся часть. Слишком медленно, но мы учимся у этих предшественников! Как только ученые поймут, что происходит в человеческом организме, будет проще использовать неживотные тест-системы.
- Рис. 2. История испытаний пирогенов.
- В начале 1900-х годов ученые и врачи заметили у своих пациентов высокие температуры и некоторые случаи смерти после инъекции некоторых лекарств. В 1912 году был разработан тест на пирогены на кроликах для проверки инъекционных наркотиков на наличие этих опасных эффектов. С тех пор были разработаны различные методы, чтобы уменьшить или полностью прекратить использование кроликов в этих тестах. Эти попытки продолжаются, и к 2030 году тестирование на кроликах должно быть прекращено в ЕС.
Прогресс в других областях
Испытания на раздражение глаз показали огромный прогресс (рис. 3А). В нескольких новых тестах используются простые клеточные культуры клеток кожи, в других — глаза кур или коров, убитых для нашей еды. Также были разработаны и проверены биоинженерные структуры человеческого глаза. К сожалению, пока ни один тест не может полностью заменить тест на кроликах. Некоторые могут идентифицировать только сильно токсичные вещества; другие могут только идентифицировать вещества, которые не имеют никакого эффекта. Некоторые тесты работают только с определенными типами химических веществ. Но различные комбинации новых тестов может заменить животных в большинстве случаев.
- Рис. 3. Прогресс в замене испытаний на животных.
- (A) Тест на раздражение глаз. (B) Тестирование на эмбриотоксичность. (C) Испытание на непредвиденную токсичность. Различные технологические достижения позволяют заменить тесты на животных, включая клеточные культуры, материалы для бойни, биоинженерные органы, технологию стволовых клеток, комбинации тестов и вычислительные методы.
Испытание на эмбриотоксичность является наиболее требовательным испытанием на животных с точки зрения необходимого количества животных. Для некоторых тестов требуется более 5000 крыс, а также кроликов и их эмбрионов. Прогресс в замене животных для тестирования на эмбриотоксичность идет медленно, прежде всего потому, что развитие эмбриона чрезвычайно сложно и различается у разных видов. Только три из пяти химических веществ, испытанных на одном виде, дают одинаковые результаты на другом виде. Основной прогресс последних лет связан с разработкой стволовых клеток, которые позволяют ученым больше узнать о раннем развитии человеческого эмбриона (рис. 3В). Разработанные тесты стволовых клеток приближают ученых к замене тестов на животных.
Непредвиденная токсичность по-прежнему остается ключевой проблемой. Как мы можем подготовиться к неожиданностям? В человеческом теле сотни тканей, и каждая может быть мишенью! Однако по мере того, как становится все более очевидным, что животные часто реагируют на токсичные вещества не так, как люди, у нас нет другого выбора, кроме как разработать новые, релевантные для человека тесты (рис. 3C). Огромный прогресс был достигнут с современными культурами клеток: биоинженерия позволяет нам воссоздавать структуру и функции органов тела в лаборатории. Эти органоиды могут быть объединены на чипах и соединены крошечными заполненными жидкостью каналами, которые действуют как кровеносные сосуды. Эти модели «человек на чипе» интересны тем, что позволяют ученым изучать реакции в человекоподобных системах. В то же время искусственный интеллект (ИИ), предполагающий возрастающую способность компьютеров к обучению и анализу данных, помогает нам объединять знания, накопленные за последние десятилетия. Системы искусственного интеллекта могут объединить миллионы научных статей и тонны данных экспериментов, чтобы предсказать неожиданное воздействие веществ на организм человека и, таким образом, избежать испытаний на животных. Таким образом, увеличение мощности компьютеров помогает ученым моделировать происходящее в организме и анализировать большие наборы данных, чтобы предсказывать токсические эффекты.
Впереди вызов
Эти примеры показывают, что наука постоянно развивается. Хотя эта статья была посвящена безопасности лекарств, подобные истории можно было бы рассказать и в других областях исследований. Новые лабораторные и компьютерные методы можно использовать сами по себе, а в сочетании они еще более эффективны. Эти новые подходы часто так же хороши или даже лучше, чем традиционные эксперименты на животных. Теперь задача состоит в том, чтобы выяснить, как изменить привычку полагаться на испытания на животных для оценки безопасности лекарств и новых потребительских товаров. Последние достижения сделали процессы тестирования более подходящими для человеческого организма и, что наиболее важно, более гуманными.
Дополнительная литература
Голдберг А. и Хартунг Т. 2006. Защита не только животных. науч. Являюсь. 294:84-91. doi: 10.1038/scientificamerican0106-84
Hartung, T. 2018. «Альтернативы испытаниям на животных», в Toxicology and Risk Assessment: A Comprehensive Introduction, 2nd edn , eds H. Greim, and R. Snyder (Hoboken, NJ). : Уайли). п. 461–47.
Глоссарий
3Rs Принцип : ↑ Попытка заменить животных другими формами тестирования, сократить количество животных, используемых в тестах, и усовершенствовать тесты на животных, чтобы они были более гуманными.
Биоинженерия : ↑ Область инженерии, которая применяет науки о жизни, физические науки, математику и инженерию для решения проблем биологии и медицины.
Пирогены : ↑ Группа микробных веществ, вызывающих лихорадку и воспаление.
Тестирование повторных доз : ↑ Многократное введение препарата животным в течение 28–90 дней для выявления неожиданного токсического воздействия на их органы.
Испытания на эмбриотоксичность : ↑ Испытания лекарств на беременных животных, чтобы определить, безопасны ли лекарства или будут ли они оказывать опасное воздействие на (человеческие) эмбрионы.
Тест на пирогены мечехвоста : ↑ Тест с использованием крови мечехвоста, которая коагулирует (свертывается) в ответ на важную группу пирогенов.
Тест на активацию моноцитов : ↑ Лабораторный тест, определяющий загрязненность веществ пирогенами на основе реакции моноцитов (клеток иммунной системы человека).
Органоиды : ↑ Клеточные культуры, воспроизводящие архитектуру и функции органов. Они могут быть 2D или 3D, на «чипах», и несколько органоидов могут быть объединены для создания моделей человека на чипе.