Vermindern, verbessern, ersetzen - das sind die Ziele der forschenden Arzneimittelhersteller bei der Erprobung neuer Wirkstoffe an Tieren. Bei der Verringerung der Anzahl eingesetzter Versuchstiere und auch bei der Verbesserung der Tierhaltung in den Laboren hat sich in der Vergangenheit viel getan. Aber auch bei der Suche nach Alternativmethoden, einem weit schwierigeren und langwierigeren Prozess, gibt es zunehmend Fortschritte. Zwei Forschungseinrichtungen aus Stuttgart haben alternative Modelle präsentiert, die helfen könnten, die Anzahl der Tierversuche künftig weiter zu verringern.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik haben ein neues Testverfahren für Wirkstoffkandidaten entwickelt: ein dreidimensionales Lebermodell mit funktionierendem Blutkreislauf. Aus Schweinedünndarm lösten die Biologen das Bindegewebe mit dem Gefäßsystem heraus. Eine Arterie, eine Vene und die Kapillargefäße wurden anschließend mit so genannten Endothelzellen ausgekleidet, die im menschlichen Organismus den Austausch von Stoffen zwischen Blut und umliegendem Gewebe sicherstellen. Den Forschern ist es gelungen, auf diesem „Fundament“ ein funktionierendes Lebermodell heranwachsen zu lassen.

Das Lebermodell baut wie das menschliche Organ Substanzen ab. Die Forscher können so untersuchen, ob beim Abbau eines Wirkstoffes schädliche Substanzen entstehen, die zu Nebenwirkungen führen könnten. Laut Fraunhofer-Institut lassen sich mit dieser Methode schädliche oder unwirksame Wirkstoffkandidaten schon in frühen Phasen der Medikamentenentwicklung identifizieren. Ebenso könnten Langzeitwirkungen beurteilt und die Auswirkungen von Mehrfachgaben beobachtet werden. Die Forscher hoffen mit dieser Methode unter anderem auch, die Medikamentenerprobung beschleunigen zu können.

Ganz ohne Zellkulturen, Tierversuche, Blut oder Gewebe will eine andere neue Methode auskommen. Ein Stuttgarter Biotechnologie-Unternehmen verlegt das Labor in den Computer. Derzeit arbeiten die Biotechnologen an der Programmierung einer simulierten Leberzelle, in der sie die biochemischen Vorgänge bei der Anwendung von Arzneimitteln berechnen und auswerten wollen.

Mit mathematischen Methoden versuchen die Forscher den „Schaltplan“ in der menschlichen Leber zu verstehen. Mit Hilfe von mehr als einhundert in den Leberzellen natürlicherweise vorkommenden Substanzen, beispielsweise Enzymen, und ihrer bekannten Konzentration in den Leberzellen wollen die Forscher mittels ihrer Computerberechnungen Aussagen zu Risiken und Nebenwirkungen treffen, ohne dass man einem Tier oder einem Menschen eine Arzneisubstanz verabreichen muss.

Dies könnte künftig einen Teil der Tierversuche ersetzen. Dennoch werden sie zunächst nicht nur wegen gesetzlicher Bestimmungen bei der Wirkstofferprobung große Bedeutung behalten. Denn so lange nur ein einzelnes Organ als Modell oder Simulation betrachtet wird, bleibt die Aussagekraft dieser Versuche begrenzt. Für die Mehrzahl der Testreihen wird entscheidend bleiben, welche Wirkung Arzneistoffe mehrere Organe bzw. auf den Gesamtorganismus haben.