Tierversuchsfreie Methoden

Es ist möglich, die meisten Arten menschlicher und tierischer Zellen in einem Labor zu züchten. Forscher:innen sind in der Lage, Zellen zu dreidimensionalen Strukturen zu züchten, einschliesslich menschlicher Organe im Miniaturformat, mit denen sich neue Behandlungen auf lebensechte Weise testen lassen. Zellkulturen haben bei verschiedenen wissenschaftlichen Fortschritten in Bezug auf Krankheiten wie Krebs, Sepsis, Nierenerkrankungen und AIDS eine wichtige Rolle gespielt. Ausserdem werden sie häufig bei der Entwicklung von Arzneimitteln, der Herstellung von Impfstoffen und der Prüfung der chemischen Sicherheit eingesetzt.

Forscher:innen verwenden menschliche Zellen, um kleine, aber fortschrittliche Geräte zu entwickeln, die als «Organs-on-Chips» bezeichnet werden. Diese Geräte können Tiere bei der Untersuchung biologischer Prozesse, Krankheiten und des Arzneimittelstoffwechsels ersetzen. Die bisher entwickelten Organ-Chips ahmen die Funktionsweise von Lunge, Herz, Niere, Darm und Gehirn genau nach. Langfristiges Ziel ist es, mit Hilfe dieser Chips ein umfassendes «Human-on-a-Chip»-Modell zu schaffen.

Dabei handelt es sich um eine Art Computersimulation, bei der mithilfe mathematischer Modelle vorhergesagt wird, wie sich Chemikalien, Medikamente oder andere Substanzen im menschlichen Körper verhalten. Durch die Eingabe von Daten über die Eigenschaften der Substanz sowie von Informationen über den menschlichen Körper können die Forscher simulieren, wie die Substanz mit verschiedenen Organen und Systemen interagiert.

Die Verwendung von menschlichem Gewebe, das von gesunden oder kranken Probanden gewonnen wird, bietet im Vergleich zu Tierversuchen einen relevanteren Ansatz für die Untersuchung der menschlichen Biologie und Krankheit. Menschliches Gewebe kann bei verschiedenen Eingriffen gewonnen werden, z. B. bei Biopsien, kosmetischen Eingriffen und Transplantationen.

Hochentwickelte Scanning-Geräte und Aufzeichnungstechniken haben es möglich gemacht, menschliche Freiwillige sicher zu untersuchen. So können z. B. Bildgebungsgeräte für das Gehirn, die in das Innere des Gehirns sehen können, eingesetzt werden, um den Verlauf und die Behandlung von Hirnerkrankungen zu verfolgen. Durch den Vergleich mit gesunden Freiwilligen können die Forscher:innen Erkenntnisse über die Ursachen dieser Krankheiten gewinnen. Mit einem neuartigen Ansatz, der so genannten Mikrodosierung, kann auch gemessen werden, wie kleine Dosen potenzieller neuer Arzneimittel im menschlichen Körper wirken. Bei diesem Ansatz werden radioaktiv markierte Mikrodosen an menschliche Freiwillige verabreicht und gemessen.