Definition und Beispiele der 3Rs

Tierversuche zu reduzieren und die Belastung für die Tiere zu reduzieren – das sind die Ziele der 3R-Strategie. Sie geht auf die beiden Wissenschafter William Moy Stratton Russell und Rex Leonard zurück, die in den 1950er Jahren nach Wegen suchten, diese Ziele zu erreichen. In ihrem Buch „Principles of Humane Experimental Technique“ begründeten sie die drei Prinzipien, die einer verantwortungsvollen Forschung mit Tieren zugrunde liegen sollen. Mit ihnen kann die Anzahl der Tierversuche reduziert sowie Leid der Versuchstiere vermieden oder zumindest verringert werden.

Die 3Rs sind heute ein wichtiger Teil der schweizerischen und internationalen Gesetzgebung beim Einsatz von Tieren im Tierversuch. Die 3R stehen für eine Strategie, die nicht nur eine Reduktion der Anzahl von im Versuch verwendeten Tieren sowie eine Verringerung der Tierversuche insgesamt, sondern auch die Verminderung des Leidens und der Belastung der Tiere anstrebt. Sie verbessert gleichzeitig die wissenschaftliche Qualität und Aussagekraft des Experimentes.

Reduce (verringern): Reduzierung der Anzahl Tiere im Versuch

Die statistische Aussagekraft muss aber durch eine genügend grosse Anzahl Tiere gewährleistet sein. Reduce heisst z.B. bildgebende Verfahren einzusetzen, bei denen man die Tiere ohne invasiven Eingriff untersuchen kann und somit Daten zu vielen Zeitpunkten mit nur einem Tier erhält. Beispiele hierzu sind:

• Magnetresonanzbildgebung (MRT)
• Positronenemissionstomographie (PET)
• Computertomographie (CT).

Mit diesen bildgebenden Verfahren ist es zum Beispiel möglich, krankhafte Veränderungen eines Organs sichtbar zu machen und so die Wirkung von Testsubstanzen oder Eingriffen zu untersuchen. Die Tiere können dann wiederholt untersucht werden, anstatt diese jeweils für die Untersuchungen zu töten. Auch bessere statistische Methoden und Untersuchungsverfahren sorgen dafür, dass weniger Tiere in Versuchen sterben müssen.

Refine (verbessern): Geringere Belastung der Tiere durch Verminderung von Schmerz und Stress und dadurch Verbesserung der Aussagekraft der Versuche

Beispiele hierzu sind:

• Versuchsbedingungen für Versuchstiere weniger belastend gestalten, z.B. Einführung von neuen Methoden, die für die Tiere weniger Stress bedeuten wie langsame Angewöhnung an die Versuchsbedingungen oder stressfreiere Verabreichung von Medikamenten: Medikamente zusammen mit Futtermittel fressen lassen anstatt oral mit der Spritze zu applizieren. Beispielsweise fressen Schweine Medikamente, die in Mangojoghurt versteckt sind, freiwillig und damit stressfrei. Training der Tiere für die vorgesehene Massnahme (z.B. über Clicker-Training, eine Erziehungsmethode).
• Verbesserte, angereicherte Haltungsbedingungen (Spielzeug, Tunnel für Nager).
• Methoden verbessern, z.B. neue Blutentnahmetechniken einführen, die weniger Stress beim Tier verursachen.

Replace (ersetzen): Ersatz von Studien an Tieren

Beispiele hierzu sind:

• Einsatz von Zell-, Gewebe- und Organkulturen:

Prüfung einer biologischen Aktivität in Zellkulturen anstelle von lebenden Tieren. Allerdings lassen sich nicht alle Fragen so klären, denn ein biologischer Organismus ist komplex und viele Wechselwirkungen und Effekte lassen sich nur im Gesamtsystem erforschen.

• Einsatz von Organismen in Entwicklungsstufen, die nach Stand der Wissenschaft keinen Schmerz, kein Leid oder Stress empfinden (z.B. bebrütete Hühnereier in frühen Stadien, Fischrogen)
• Einsatz von Mikroorganismen oder „niederen“ Tieren (Wirbellose wie der Fadenwurm Caenorhabditis elegans oder Insekten wie die Fruchtfliege Drosophila melanogaster)
• Einsatz von menschlichem Gewebe oder Zellen, z.B. menschliches Blut: Beispiel Pyrogentest: Pyrogene sind Substanzen, die beim Menschen Fieber erzeugen können, wie zum Beispiel Bakterienrückstände, sogenannte Endotoxine oder auch Substanzen nicht biologischen Ursprungs, wie Gummiabrieb. Daher müssen neue Medikamente auf diese Substanzen getestet werden. Dafür wurden in der Vergangenheit Kaninchen eingesetzt, denen die Substanz injiziert und nachher die Körpertemperatur gemessen wurde. Die heutigen Ersatzmethoden basieren auf Blutzellen des Menschen.
• Einsatz von Computersimulationen. Um sie einzusetzen braucht es zunächst Tierversuche, um Daten zu erheben. Die Computersimulationen müssen auf Informationen beruhen, die verlässliche Rückschlüsse auf das lebende Tier erlauben. Ohne vorangegangene Tierversuche ist die Programmierung der Simulationen also nicht möglich.
• Multi organ chips: Erste Produkte, die das Zusammenspiel zweier oder mehrerer Organe eines Körpers simulieren sollen, sind verfügbar. Die Chips versuchen Prozesse im Körper zu simulieren, können aber nicht das volle komplexe Zusammenspiel von Zellen, Organen, Hormonen und Enzymen zufriedenstellend nachstellen.
• Induzierbare pluripotente Stammzellen

Auch im Bereich der tierexperimentellen Ausbildung werden vermehrt Alternativ-Methoden eingesetzt. In der Schweiz ist die Ausbildung im Bereich Tierversuche gesetzlich vorgeschrieben, um Tierversuche durchzuführen. In dieser Ausbildung werden Nager (Mäuse und Ratten) und Kaninchen für das Training von unterschiedlichen Applikationen eingesetzt. Um die Blutentnahme an einem Kaninchenohr zu üben, wird seit einigen Jahren zunächst ein künstliches Ohr verwendet, bevor am lebenden Tier die Blutentnahme geübt wird. So wird der Stress für die Kaninchen reduziert.

Zusätzlich werden, wo immer möglich, Filme oder Computersimulationen zu Ausbildungszwecken gezeigt. Zum Beispiel die Euthanasie wird per Film vermittelt oder Computeranimationen zur Herzfunktion beim Frosch – anstatt, wie früher im Studium der Biologen und Veterinäre üblich, einen lebenden Frosch töten und sezieren zu müssen.

Alternativmethoden sind begrenzt

Es ist aber heute nicht möglich, sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der Medikamentenentwicklung komplett auf Tierversuche zu verzichten. Versuche an Zellen, Gewebe- und Organkulturen können die komplexen Phänomene innerhalb eines Körpers nicht simulieren. Beispiele hierfür sind neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer oder psychische Erkrankungen wie Schizophrenie und Depression. Ein komplexes Beispiel im Bereich immunologischer Erkrankungen ist die Multiple Sklerose, bei der die Nervenzellen im zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) vom Immunsystem angegriffen werden und so lokale Entzündungsherde auftreten und dadurch verschiedene Körperfunktionen wie zum Beispiel Seh- und Gleichgewichtsstörungen auftreten können.

Wichtig ist auch zu bemerken, dass bei der Entwicklung neuer Medikamente die Alternativmethoden von den jeweiligen Zulassungsbehörden, in der Schweiz Swissmedic, als behördliche Prüfrichtlinie anerkannt werden muss. Dafür müssen die Ersatz- und Ergänzungsmethoden anhand internationaler Validierungsstudien erweisen, dass sie in ihrer Aussagekraft geeignet sind, vorhandene, gesetzlich vorgeschriebene Methoden mit Tierversuchen, abzulösen.