Dr. Thomas Hartung, directeur van het Johns Hopkins Center for Alternatives to Animal Testing, is een bekende toxicoloog die pleit voor proefdiervrije methoden als een wetenschappelijke verbetering ten opzichte van dierproeven. In een recent interview met Science Friday, een educatieve website over wetenschap en technologie, gaf Dr. Hartung een breder beeld van alternatieven voor dierproeven.
Wat zijn de redenen voor het beëindigen van dierproeven bij onderzoek van geneesmiddelen?
Het draait voornamelijk om ethische, wetenschappelijke, of veiligheidsredenen, maar ook om economische redenen. Mensen zijn geen ratten van 70 kilo. Veel verkeerde beslissingen zijn gebaseerd op deze verkeerde veronderstelling. Bovendien faalt 95% van de geneesmiddelen en therapieën waarvan is aangetoond dat ze veilig en effectief zijn bij dieren in menselijke proeven. We hebben op de harde manier geleerd, bijvoorbeeld voor geneesmiddelen voor Alzheimer, dat onze diermodellen heel vaak misleidend zijn. We kunnen tonnen dieren genezen, maar geen patiënten. Dus als we iets hebben dat relevanter is voor mensen, waardoor ze hun geld uitgeven aan betere geneesmiddelen, dan willen ze daarvoor gaan.
Hebben we daarom technologieën nodig die de mens beter benaderen dan dieren?
Dat is precies het punt, en dit was theorie tot voor kort, toen stamceltechnologieën ons echt in staat stelden modellen te produceren die relevant zijn voor mensen. Neem organoïden bijvoorbeeld. Een organoïde is een structuur met orgaanachtige eigenschappen, die zichzelf ontwikkelt uit menselijke stamcellen. Deze modellen bestaan pas sinds 2006, toen Yamanaka een technologie ontwikkelde om enkele huidcellen te nemen, en ze te herprogrammeren zodat ze op een embryonale stamcel lijken. We hebben dus pas sinds kort menselijke stamcellen die geen ethische problemen opleveren. Organoïden kunnen worden gebruikt om kleine organen te maken. In ons geval maken we bijvoorbeeld hersenorganoïden. Ze lijken op een basketbal, rond met een ruwe oppervlakte, maar zijn net zo klein als de speld van een naald. Deze hersenorganoïden zijn vergelijkbaar met de architectuur van het menselijke brein, en worden daarom gebruikt om experimenten uitvoeren op het gebied van hersenonderzoek. Wij zijn in staat om duizenden van zulke kleine balletjes te maken die dan circuits vormen, zodat de cellen met elkaar praten zoals menselijke hersencellen dat doen.
Zijn organoïden vergelijkbaar met organen-op-een-chip ?
Organen-op-een-chip zijn kleine systemen, zoals een computerchip, die onderzoekers kunnen perfuseren, wat betekent dat er vloeistof, zoals bloed, door het orgaan kan stromen. Deze vloeistof wordt door de systemen gepompt, waardoor ze groter worden. Ook krijgen ze zuurstof, suiker en alles wat ze nodig hebben. Deze systemen zijn dus sterk ontwikkeld, waardoor het zelfs mogelijk is om combinaties van verschillende organen samen te stellen. Deze worden menselijke orgaansystemen of multi-orgaansystemen genoemd. Het is bijvoorbeeld mogelijk om verschillende chips aan elkaar koppelen, zoals de hersenen gekoppeld kunnen worden aan de longen of het hart.
In welke fase van geneesmiddelenonderzoek kunnen deze organoïden, of organen-op-een-chip, het meest effectief zijn? In welke domeinen zullen ze beter presteren dan dieren?
Ik denk dat ze meteen beter zullen presteren omdat ze menselijk zijn. De helft van de geneesmiddelen die tegenwoordig op de markt komen zijn in feite menselijke proteïnen of antilichamen tegen menselijke proteïnen. Het testen ervan op dieren is daarom meestal nutteloos. Dit geldt zowel voor veiligheidstesten. We willen weten of het geneesmiddel veilig en werkzaam is voordat we het bij mensen gaan gebruiken.
Zijn deze alternatieven goedkoper dan dieren?
Op lange termijn absoluut. Hersenorganoïden kosten bijvoorbeeld minder dan $1 per stuk, terwijl een rat minstens $30 kost, maar dit is niet echt relevant. Wat telt is dat het geld op de juiste manier wordt geïnvesteerd. Het kost ongeveer 2,4 miljard dollar om een geneesmiddel te ontwikkelen voordat het op de markt komt. Dierproeven kunnen veel tijd kosten. Als onderzoekers bijvoorbeeld willen weten of iets kanker veroorzaakt, duurt het vijf jaar om het resultaat te hebben omdat ze de dieren eerst twee jaar lang moeten behandelen, en dan kost het ongeveer twee jaar om ze in dunne plakjes te snijden om een eventuele tumor te vinden. Met het organiseren en rapporteren is dat al gauw vier tot vijf jaar. Alternatieve systemen worden meestal in de maand gedaan. Onderzoekers hoeven niet te wachten tot de tumor verandert in iets wat ze onder de microscoop kunnen zien. Met onze moderne technologieën kunnen we bijvoorbeeld de genexpressie gebruiken om te zien wat er in de cellen veranderd is en om te zeggen of het om kanker gaat.
Gebruiken onderzoekers artificiële intelligentie voor het testen van de veiligheid en werkzaamheid van geneesmiddelen?
Voor werkzaamheid gaat het echt om het genereren van ideeën, het vinden van dingen waar we misschien niet aan gedacht hebben, en dat is waar artificiële intelligentie (AI) op dit moment nuttig is. Ongeveer 40% van de geneesmiddelen die momenteel worden ontwikkeld, zijn ontworpen met behulp van AI. Voor de veiligheid is het fascinerend dat AI ons kan helpen alle bestaande informatie te verzamelen. AI vergelijkt een nieuwe chemische stof met nauw verwante chemicaliën uit de database en beoordeelt vervolgens de kans op toxische effecten. Door te kijken naar chemische gelijkenissen tussen stoffen (en dus vergelijkbare biologische effecten), is AI verbazingwekkend goed in het voorspellen van de veiligheid van de nieuwe stof. Het is momenteel een fantastisch hulpmiddel om snel betrouwbare informatie te krijgen over een chemische stof of geneesmiddel om betere beslissingen te kunnen nemen. We hebben nu een database met informatie over 900.000 chemicaliën en ongeveer 100 miljoen structuren.
Als we de dierproeven overslaan, missen we dan niet een belangrijke veiligheidsmaatregel ?
Ik geloof dat het tijd is voor verandering. De wetenschap verandert ongelooflijk snel. In een paar jaar verdubbelt onze kennis in de biowetenschappen. De meeste dierproeven daarentegen werden ingevoerd tussen de jaren 1920 en 1970. Er moeten dus innovatieve modellen zijn die de mens beter weergeven. Dit is het geval voor alternatieve methoden. Of het nu gaat om organoïden, organen-op-een-chip, of AI, zijn deze methoden effectiever dan de meeste dierproeven.
Hoe ver zijn we met deze alternatieven voor dierproeven? Zijn we in een proof of concept fase? Gebruiken farmaceutische bedrijven deze technieken al?
Ja, farmaceutische bedrijven gebruiken alle beschikbare methoden, waardoor ze relevante informatie krijgen en sneller vooruitgang kunnen boeken. De farmaceutische industrie besteedt bijvoorbeeld vier keer meer uit aan celculturen en computermethoden voor veiligheidstesten dan aan dieren. Alleen moeten zij voor de laatste stap van de registratie van hun geneesmiddelen ook de resultaten van dierproeven overleggen.
Wat is uw langetermijnvisie? Denkt u dat we dierproeven helemaal zullen afschaffen?
We zullen altijd een aantal dierproeven nodig hebben. We moeten bijvoorbeeld geneesmiddelen voor dieren ontwikkelen. Net zoals geneesmiddelen voor menselijk gebruik op mensen moeten worden getest, moeten geneesmiddelen voor dierlijk gebruik op dieren worden getest. Maar ‘black box testing’, waarbij onderzoekers iets in het dier stoppen en afwachten of er iets gebeurt, en dan twee jaar lang beweren dat dit relevant is voor de mens, is geen gezond proces.