Veröffentlicht am 25. November 2024

Tierversuche und Alternativen am IVI

Am IVI spenden Ziegen, Schafe, Rinder, Schweine und Hühner Blut für die Kultivierung tierischer Zellen und die Untersuchung von Immunzellen im Labor. Ziegen, Schafe und Rinder haben einen Weidenzugang. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das IVI nicht von einem landwirtschaftlichen Betrieb.

Die Aufgabe des Instituts für Virologie und Immunologie (IVI) besteht primär in der Diagnose und der Erforschung viraler Tierseuchen, die Nutztiere befallen. Zu diesem Zweck züchtet oder hält das IVI unter anderem Rinder, Schweine, Schafe, Ziegen und Hühner. Einige dieser Viren befallen jedoch auch Menschen und verursachen Zoonosen. Diese werden dann in ihrem natürlichen tierischen Wirt oder in Tiermodellen, wie z. B. Mäusen, erforscht.

Experimente mit den Immunzellen des natürlichen Wirts sowie mit Tieren sind für die Erforschung dieser Infektionskrankheiten essenziell. In-vitro-Modelle erlauben es derzeit nicht, die Mechanismen und den Schweregrad einer Krankheit im Zusammenhang mit einem Virusstamm sowie die Immunreaktion und die Schutzwirkung potenzieller Impfstoffe zu bewerten. Deshalb ist in solchen Fällen ein Tierversuch notwendig.

In der Schweiz unterliegen alle Tierversuche gemäss dem Tierschutzgesetz einem strengen Bewilligungsverfahren. Insbesondere um das erste «R» des 3-R-Prinzips (Replace, Reduce, Refine) einzuhalten, ist eine Erforschung an Tieren nur dann zulässig, wenn es keine alternative Methode gibt, die die gestellten Fragen beantwortet. Sobald die absolute Notwendigkeit eines Tierversuchs festgestellt wurde, beurteilt eine unabhängige kantonale Kommission das Bewilligungsgesuch sorgfältig. Dieser Antrag muss die Ziele und die Mindestanzahl der Tiere begründen (Reduce) und darlegen, dass die verwendeten Methoden dem Tierschutz optimal Rechnung tragen (Refine). Gegebenenfalls wird die Bewilligung erst nach Abschluss dieser Bewertung erteilt. Eine Güterabwägung zeigt folglich auf, ob ein Tierversuch bewilligt und durchgeführt werden kann.

Wenn permanente tierische oder menschliche Zelllinien oder sogar ein vollumfänglich synthetischer Ansatz die Beantwortung einer Frage ermöglichen, müssen sie vorrangig verwendet werden, da sie es erlauben, Tierversuche auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Häufig muss jedoch auf Primärzellen zurückgegriffen werden. Dazu werden den Tieren des IVI regelmässig Blutproben entnommen. Dieses Verfahren unterliegt ebenfalls einer Bewilligung für Tierversuche mit Schweregrad 0. Die so gewonnenen Primärzellen ermöglichen es insbesondere:

• gefährdete Arten zu identifizieren (host range)
• im Falle von Zoonosen bei Tieren und Menschen Zielzellen/Zielorgane zu bestimmen
• die grundlegenden Mechanismen der viralen Infektion zu erforschen
• potenzielle therapeutische Moleküle zu testen (drug screening)
• frische Gewebekulturen oder dreidimensionale Kokulturen mit verschiedenen Zellen mit organähnlichen Eigenschaften (Organoiden) zu entwickeln. Diese Modelle, die derzeit bei der Bekämpfung des Coronavirus eingesetzt werden, sind äusserst vielversprechend, um die Eigenschaften von zoonotischen Viren wie Vogel- und Schweinegrippeviren sowie von Viren, die West-Nil-Fieber, Japanische Enzephalitis, Zika-Fieber oder Mpox (Affenpocken) verursachen, zu untersuchen.

Das IVI ist Teil der Initiative STAAR (Swiss Transparency Agreement on Animal Research), die sich zum Ziel gesetzt hat, die Kommunikation und die Transparenz in Bezug auf die Verwendung von Tieren in der Forschung zu verbessern. STAAR umfasst sowohl öffentliche als auch private Organisationen, die Tierversuche durchführen, solche unterstützen und/oder diese finanzieren, sowie Institutionen, die Tiere züchten und zur Verfügung stellen.

• Warum ist das wichtig?

  Tierversuche sind weiterhin unverzichtbar, um:

  • die Interaktion zwischen dem Krankheitserreger und seinem natürlichen Wirt zu erforschen
  • die Immunantwort auf eine Infektion zu verstehen
  • Impfstoffe zu entwickeln.

  Das IVI setzt sich für das 3-R-Prinzip ein (Replace, Reduce, Refine), das darauf abzielt, Tierversuche zu ersetzen, zu reduzieren und zu verbessern.

• Was macht das IVI?

  Tierversuche

  • Die Nutztiere des IVI liefern primär Blut für Untersuchungen von Immunzellen.
  • Tierversuche mit Nutztieren dienen dazu, Folgendes zu verstehen:
    – den Schweregrad einer Infektion mit einem neu auftretenden Stamm (z. B. Afrikanische Schweinepest)
    – die Immunantwort und
    – die Wirksamkeit eines Impfstoffs (z. B. eines Impfstoffs gegen die Vogelgrippe)
  • Derzeit existiert keine In-vitro-Alternative, um diese Fragen zu beantworten.
  • Mäuse mit genetisch veränderten Modellen dienen dazu, virale oder bakterielle Zoonosen zu untersuchen und die grundlegenden Abwehrmechanismen zu verstehen.

• Alternativmethoden zu Tierversuchen

  • Modelle von Lungenkulturen, um respiratorische Viren wie die Coronaviren zu verstehen.
  • Modelle von Hirnorganoiden, um die Neuropathologie zu beurteilen, die z. B. durch Flaviviren verursacht wird.
  • Modelle von Plazentakulturen, um die Risiken bei Virusinfektionen während der Schwangerschaft zu ermitteln (Zika-Virus, Mpox-Virus).

• Was sind die wichtigsten Erkenntnisse?

  • Dank einer langen Charakterisierung des Immunsystems von Schweinen und Wiederkäuern geniesst das IVI für seine herausragenden Leistungen in der veterinärmedizinischen Immunologieforschung weltweit einen guten Ruf.
  • Diese für die einzelnen Arten spezifischen Zellkultursysteme ermöglichen eine detaillierte Untersuchung der Interaktionen zwischen Viren und Wirtszellen.
  • Dank der Verwendung von Immunzellen der natürlichen Wirte der verschiedenen Viren werden Tierversuche so weit wie möglich reduziert.
  • Die Kombination von In-vitro- und In-vivo-Experimenten hat es erlaubt, die Mechanismen vieler Krankheiten zu verstehen und geeignete Präventionsmassnahmen einzuführen.
  • Tierversuche haben zur Entwicklung von Impfstoffen beigetragen, insbesondere gegen die klassische Schweinepest sowie gegen die Vogelgrippe.
  • Studien mit transgenen Mäusen, die den menschlichen SARS-CoV2-Rezeptor in sich tragen, haben es ermöglicht, grundlegende Eigenschaften verschiedener Varianten zu identifizieren sowie Behandlungsmethoden und Impfstoffe der nächsten Generation zu entwickeln.

Einblicke in unsere Arbeit

Die In-vitro-Forschung wird für die Entwicklung einer Alternative zu Tierversuchen ausgezeichnet

Der Forschungspreis für alternative Verfahren der Egon-Naef-Stiftung für In-vitro-Forschung wurde an PD Dr. Marco Alves vom IVI und der Universität Bern verliehen. Der Forscher hat mit seinem Team ein In-vitro-Modell der menschlichen Plazenta entwickelt und damit den Weg für eine deutliche Reduzierung von Tierversuchen geebnet.

Marco Alves möchte das gesamte Preisgeld von 10 000 Franken für die Finanzierung von In-vitro-Forschungsprojekten verwenden.

Veröffentlichungen in Zusammenhang mit dem Preis:
SARS-CoV-2 can infect and propagate in human placenta explants
Generation of precision-cut slice cultures of human placenta

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Neues In-vitro-Modell: eine Alternative zu Tierversuchen

Im Rahmen seiner Forschung über SARS-CoV-2 in der menschlichen Plazenta (Fahmi et al, 2021) hat das Forscherteam von PD Dr. Marco Alves (Institut für Virologie und Immunologie IVI und Universität Bern) ein In-vitro-Modell der menschlichen Plazenta entwickelt. Dieses physiologische Modell bietet die nötige Grundlage für eine signifikante Reduktion von In-vivo-Ansätzen bei der Bewertung pathophysiologischer Mechanismen von Viren, die Infektionen während der Schwangerschaft verursachen. Dieses neue Modell stärkt das 3R-Prinzip (replace, reduce, refine) – das Tierversuche ersetzen, reduzieren und verbessern möchte –, insbesondere das Prinzip des Ersetzens.

Dank der Veröffentlichung der exakten Methode im Wissenschaftsmagazin STAR Protocols (Fahmi et al., 2022) können andere Forscherteams diese Technik übernehmen, wodurch letztlich die Anzahl der verwendeten Tiere reduziert werden kann.

Tierversuche dürfen nur bewilligt werden, wenn keine alternativen Methoden vorhanden sind, mit denen eine Fragestellung beantwortet werden kann. Das Institut für Virologie und Immunologie (IVI) setzt sich für die Entwicklung alternativer Methoden ein.

Legende
Methode des neuen In-vitro-Modells: Von der Plazentaentnahme bis zur Gewebekultur, was anschliessend die Untersuchung der menschlichen Plazenta, z. B. nach einer SARS-CoV-2-Infektion, ermöglicht.

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SARS-CoV-2 in der Plazenta beim Menschen

Was passiert, wenn die menschliche Plazenta mit SARS-CoV-2 infiziert wird? Die Forschungsteams des IVI und des CHUV konnten nachweisen, dass sich die Zellen der menschlichen Plazenta mit SARS-CoV-2 infizieren können. Das Virus kann sich dort rasch vermehren und die angrenzenden Plazentazellen infizieren. SARS-CoV-2 in der Plazenta beim Menschen (Medienmitteilung)