Temat testów przeprowadzanych na zwierzętach jest trudnym zagadnieniem etycznym. Wszystkie leki ratujące dziś nasze życie, w przeszłości musiały przejść tego typu badania. Analizując sprawę, należy wziąć również pod uwagę fakt, że historia rozwoju medycyny obarczona jest okrutnymi eksperymentami przeprowadzanymi na ludziach. Osoby te często nie miały nawet możliwości wyrażenia zgody na udział w badaniu. Próby z wykorzystaniem zwierząt stanowiły więc, z tej perspektywy, humanitarną alternatywę.

Rozwój sprawił, że we współczesnym świecie nauki, testy in vivo mogą być w znaczącym stopniu ograniczane. Wymaga to stosowania odpowiednich procedur oraz nowoczesnych metod badawczych. Wciąż jednak każda nowa substancja lecznicza, zanim trafi do fazy klinicznej, musi zostać przebadana na modelu zwierzęcym. Metody in silico oraz in vitro pozwalają odrzucić substancje o niskim potencjale terapeutycznym. W przeszłości nowe związki na wstępie były poddawane testom in vivo. Wstępna selekcja w znaczącym stopniu pozwala na zredukowanie prac z wykorzystaniem modeli zwierzęcych.

Testy in silico

Testy in silico to badania wykonywane z wykorzystaniem programów komputerowych oraz technik symulacyjnych. Sam termin jest współczesną pseudołacińską konstrukcją nawiązującą do krzemu wchodzącego w skład chipów, jednocześnie odnoszącą się do fraz in vivo, in vitro i in situ, które są powszechnie stosowane w biologii.

Testy in silico w medycynie pozwalają na przyspieszenie prac badawczych nad nowymi substancjami terapeutycznymi. Zmniejszają też w znaczącym stopniu koszty wynikające z pracy laboratoryjnej oraz klinicznej. Dzieje się tak, ponieważ modelowanie komputerowe ułatwia znalezienie spośród wielu wzorów chemicznych najlepszych kandydatów na nowe leki.

W pracach badawczych naukowcy dokują struktury związków do odpowiednich białek, np. enzymów lub receptorów. Termin „dokowanie” określa wzajemne dopasowywanie struktur chemicznych, z wykorzystaniem zdolności obliczeniowej komputera. Dzięki temu, przed wykonaniem dalszych testów, są w stanie określić czy dana substancja ma prawo działać. Pozwala to na znaczące ograniczenie testów na zwierzętach. W konsekwencji źle rokujące związki nie trafiają do fazy in vivo.

By Markkobo - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10295572

Programy komputerowe umożliwiają również sprawdzenie, czy dana substancja jest w stanie przekroczyć barierę krew-mózg. Jest to istotne w pracach nad lekami psychiatrycznymi i neurologicznymi. Bez wykorzystania technik in silico, substancje niezdolne do przedostania się do mózgu, trafiałyby do etapu testów in vivo. Wykluczenie tych związków pozwala na ograniczenie cierpienia zwierząt laboratoryjnych.

Testy in vitro

Badania in vitro to testy przeprowadzane z wykorzystaniem mikroorganizmów, komórek lub cząsteczek biologicznych poza ich naturalnym środowiskiem. Sam łaciński termin odnosi się do szklanych naczyń używanych w laboratoriach. Tego typu metody badawcze pozwalają na szczegółową analizę procesów zachodzących w komórkach. Należy jednak zaznaczyć, że wyniki z testów in vivo nie zawsze bezpośrednio przekładają się na funkcjonowanie całych żywych organizmów.

Przykładowo w pracach nad substancjami przeciwnowotworowymi wykorzystuje się linie komórek nowotworowych. Badając nowy związek z ich wykorzystaniem, można stwierdzić, czy posiada on zdolność blokowania podziałów komórkowych. Takie testy pozwalają też na poznanie mechanizmów molekularnych działania leków.

By kaibara87 - originally posted to Flickr as Cell Culture, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5618734

In vitro, tak samo, jak w przypadku badań in silico, pozwala na selekcję substancji o niskim potencjale. Procedury te odbywają się na szkle laboratoryjnym, dostarczając informacji, które pomagają zredukować liczbę testów in vivo.

Komórki hodowane in vitro poddane wybarwieniu: jądra komórkowe na zielono, kreatyna na czerwono. By John Schmidt (user:JWSchmidt). - wikibooks Cell Biology textbook (licensed under the GFDL): http://wikibooks.org/wiki/Image:Keratin.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=127978

Nowe modele zwierzęce

Inną drogą do ograniczenia cierpienia zwierząt jest stosowanie żywych modeli badawczych o słabo rozwiniętym układzie nerwowym. Przykładem może być rybka danio pręgowany (łac. Danio rerio). Jest to organizm powszechnie wykorzystywany w laboratoriach na całym świecie.

Dorosły osobnik oraz larwa danio pręgowanego są wspaniałymi organizmami modelowymi w pracach nad opracowywaniem nowych leków. Dzieje się tak dzięki temu, że wykazują 70% genetycznej homologii z ludźmi. Przekłada się to na obecność podobnych receptorów u tych rybek i człowieka. Dodatkowo zwierzęta te są proste w hodowli i malutkie. Zapewnienie im dobrych warunków życia w laboratorium jest łatwiejsze niż w przypadku gryzoni.

Rozwój danio pręgowanego. By Ed Hendel - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=37054608

W testach nad lekami często wykorzystuje się larwę danio pręgowanego. Z obecnego punktu widzenia nauki, ma ona tak słabo rozwinięty układ nerwowy, że nie odczuwa strachu i bólu. Eksperymenty te mogą budzić pewien niepokój, jednak cierpienie z nimi związane jest znacząco mniejsze niż w przypadku inteligentnych ssaków. Jednocześnie badania te dostarczają bardzo szczegółowych informacji o działaniu leków, które przekładają się na organizm człowieka.