Tierversuche in der Zahnmedizin

An Tierversuchen scheiden sich die Geister. Sind sie richtig oder falsch? In unserem Thementeil kommen zwei Expertinnen zu Wort, die sich mit Tierversuchen beschäftigen.

Warum braucht die Zahnmedizin Versuche am lebenden Objekt? Sind Experimente an Tieren ethisch vertretbar? Dr. Kathrin Becker, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Universitätsklinikum Düsseldorf, führt im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekts Versuche an Ratten durch. Durch Entwicklung neuer Methoden mit Mikro-Computertomographie (µCT)-Scans im lebenden Tier hofft sie, den Erkenntnisgewinn pro Probe und Tier verbessern und zukünftig die Anzahl an Versuchstieren in Forschungsprojekten verringern zu können. Da das Thema Tierversuche kontrovers diskutiert wird, ist es der Forscherin wichtig, Erklärungen zu liefern. Dr. Gaby Neumann ist Mitglied im Verein „Ärzte gegen Tierversuche“. Sie meint, dass die Forschung heute auf Tierversuche verzichten kann. Der Veterinärmedizinerin geht es nicht nur um ethische Aspekte. Sie lehnt Tierversuche vor allem aus wissenschaftlicher und methodischer Sicht ab.

2016 wurden laut Statistik des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) in Deutschland insgesamt 2.854.586 Tiere in Versuchen eingesetzt, die Hälfte von ihnen in der Grundlagenforschung. Tierversuche, die für die zahnmedizinische Forschung durchgeführt werden, nehmen einen sehr geringen Teil der insgesamt durchgeführten Versuche an Tieren ein. Vor allem in der Implantologie, Parodontologie und Kieferorthopädie wird an Tieren geforscht. Die Richtlinie 2010/63/EU des Europäischen Parlaments zum Schutz der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere wurde 2013 in Deutschland eingeführt. Dies hatte einen Anstieg der gemeldeten Versuchstiere zur Folge: Bis 2013 wurden alle Tiere erfasst, mit denen ein Versuch begonnen wurde. Seit 2014 müssen Forscher die Zahl der Versuchstiere erst dann melden, wenn ein Versuch abgeschlossen ist. In der Übergangszeit sind einige Tiere mehrfach in die Versuchstierstatistik eingegangen.

Pro: Tiermodelle liefern wertvolle Erklärungen biologischer Prozesse

In der klinischen Forschung sind Tierversuche in vielen Fällen gesetzlich vorgeschrieben, zum Beispiel bei der Zulassung neuer Arzneimittel. Genehmigungspflichtige Versuche nutzen laut Becker der Entwicklung neuer und der Verbesserung bestehender therapeutischer Ansätze, einer toxikologischen Prüfung zur Unbedenklichkeit, aber auch dem zusätzlichen Gewinn von Erkenntnissen in der Grundlagenforschung. Ohne Kenntnis der zugrunde liegenden biologischen Prinzipien könne der potenzielle Schaden am Menschen oft nicht abgeschätzt werden. „Natürlich besteht ein ethisches Dilemma, da Tiere selbst nicht in eine Studie einwilligen können und Menschen entscheiden müssen, ob ein Versuch ethisch gerechtfertigt ist“, meint die Forscherin. „Mit dieser Entscheidungsfindung übernehmen die Tierversuchskommissionen der Bundesländer eine hohe ethische Verantwortung.“

Auch in der Zahnmedizin seien Tierstudien für bestimmte Fragestellungen notwendig, zum Beispiel, um die komplexen immunologischen Reaktionen auf neue Biomaterialien zu untersuchen oder die Ursachen von Entzündungen an Implantaten besser zu verstehen. „Tierversuche bedürfen einer detaillierten Konzeption und sind sehr aufwendig, liefern jedoch zum Beispiel in der Implantologie die Grundlage unseres Verständnisses für die biologischen Vorgänge der Wundheilung, aber auch für die Entstehung und Therapie periimplantärer Infektionen. Auf Basis dieses aus Tierversuchen erzielten und klinisch geprüften Wissens werden heute Behandlungsempfehlungen formuliert“, erläutert Becker.

„Einige Knochenersatzmaterialien oder Membranen hingegen, die zwar in der Zellkultur vielversprechend, im Tierversuch jedoch nicht erfolgreich waren, wurden nie bei Menschen eingesetzt. Das Risiko einer klinischen Prüfung wäre ethisch nicht vertretbar gewesen.“ Moderne 3-D-Bildgebungsverfahren wie In-vivo-µCT erlauben es, dasselbe Kleintier zu mehreren Zeitpunkten radiologisch zu untersuchen und somit die Anzahl der verwendeten Tiere zu reduzieren. „Wundheilung, ein dreidimensionaler Prozess, konnte früher nur zweidimensional durch Histologien beurteilt werden. Durch Nutzung verschiedener Methoden wie eine Bildregistrierung longitudinaler gewonnener µCT-Daten, Korrelation mit Histologie und Genexpressionsanalysen können wir heute deutlich mehr Erkenntnisse aus einer einzigen Studie ziehen als früher“, erklärt die Wissenschaftlerin.

Sind Tierversuche in der Zahnmedizin alternativlos?

In den vergangenen Jahrzehnten wurden zahlreiche Alternativmethoden zu Tierversuchen entwickelt. So ist es heute zum Beispiel möglich, Biochips herzustellen, die Organe simulieren und zu einem Organismus verbunden werden können.

„Die Forschung an Alternativen ist wichtig, da sie ethisch unbedenklich sind und dem Wissenschaftler Freiheiten gewähren. Sie sind teilweise günstiger und können schneller zu ersten Ergebnissen führen als Tierversuche, außerdem können die Modelle dynamisch angepasst werden. Alternativen müssen genutzt werden, wenn dadurch auf einen Tierversuch verzichtet werden kann.“ Unter Umständen könne es bis zu einem Dreivierteljahr dauern, bis ein Experiment am Tier genehmigt wird. Darin eingerechnet sei noch nicht die Dauer der Drittmittelakquise. Auch müsse der Tierversuchskommission ausführlich dargelegt werden, warum keine Alternativen für das Forschungsvorhaben in Betracht kommen.

Zahnmedizinische Fragestellungen haben laut Becker viele Schnittstellen mit der Humanmedizin, zum Beispiel im Bereich Wachstumssteuerung, Genetik, Chirurgie, Radiologie, Immunologie und Infektion. Die Wissenschaftlerin resümiert: „Wenn es um das Wachstum von Knochen oder die immunologischen Reaktionen eines komplexen Organismus auf Biomaterialien geht, sind wir leider noch weit davon entfernt, komplett auf Tierversuche in der Zahnmedizin verzichten zu können. Sie zeigen mögliche Probleme bei der Sicherheit auf. Es ist unabdingbar, sie zu nutzen, wenn eine klinische Prüfung geplant ist.“

Money, money, money?

Wissenschaftlern, die im Auftrag von Unternehmen an Tieren forschen, wird vorgeworfen, eine Lobby zu unterstützen, die kein Interesse an der Abschaffung von Tierversuchen hat, weil sie daran verdient. Dem entgegnet die Forscherin: „In Deutschland unterliegt jeder Versuch einem sehr umfangreichen behördlichen Bewilligungsverfahren und der ethischen Bewertung durch eine Tierschutzkommission, was für Firmen im Vergleich zum Ausland ein zeitlicher, inhaltlicher und finanzieller Wettbewerbsnachteil sein kann.“ Von einer Lobby möchte Becker nicht sprechen: „Trotz des erheblichen Aufwands werden von großen Unternehmen Versuche in Deutschland und der Schweiz durchgeführt. Aus wirtschaftlicher Sicht wären andere Standorte vielversprechender. Das widerlegt für mich zumindest hierzulande die Behauptung.“

Genehmigung

Neben regulatorischen Tierversuchen gibt es genehmigungspflichtige Tierversuche, bei denen in Deutschland vor der Durchführung eine allgemeinverständliche Zusammenfassung veröffentlicht und eine Genehmigung von der zuständigen Behörde eingeholt werden muss. Die Behörde wird dabei von einer Tierversuchskommission beraten, die sich aus Ärzten, Tierärzten, Wissenschaftlern sowie Mitgliedern von Tierschutzorganisationen zusammensetzt und die Behörde hinsichtlich rechtlicher und ethischer Aspekte berät.

Sind Tierversuche auf den Menschen übertragbar?

Die Aussagekraft von Tierstudien hängt laut Becker von der Art und Eignung des Tiermodells und von den gewählten Analysemethoden ab. „Kritiker haben teilweise recht mit der Aussage, dass ein Tier anders reagieren kann als der Mensch. Es gibt jedoch gerade in der Zahnmedizin Versuchsreihen, die zuerst in der Zellkultur, dann im Kleintier, schließlich im Großtier und dann am Menschen untersucht wurden. Zwischen Großtieren und Menschen haben sich viele Ähnlichkeiten gezeigt, die biologische Übertragbarkeit war hier offenbar gegeben. Statistische quantitative aber auch deskriptive Methoden ermöglichen es, Werte aus dem Tierversuch für den Menschen nutzbar zu machen“, meint Becker und fügt hinzu, „es gibt für fast jede Fragestellung geeignete und weniger geeignete Tiermodelle. Hunde weisen beispielsweise eine natürliche Bakterienflora im Mund auf, der Unterkieferknochen ähnelt strukturell dem Unterkiefer des Menschen. Ratten oder Mäuse sind oral annähernd steril, die Kieferknochen zeigen keine Spongiosa, und die Tiere neigen natürlicherweise weder zu Biofilmen noch zu Parodontitis. Dafür weist der Schwanzwirbel der Ratte eine für knochenbiologische Fragestellungen geeignete Struktur auf. Solche Faktoren müssen berücksichtigt werden bei der Fragestellung, ob ein Versuch mit einem konkreten Tiermodell ethisch gerechtfertigt ist.“

Die Forscherin erklärt: „Wenn sich tierexperimentell Anhaltspunkte für Risiken zeigen, müssen diese sehr genau untersucht werden. Man erhofft sich dadurch, in der klinischen Praxis eine möglichst hohe Sicherheit zu erreichen.“ Es gebe keine 1:1-Übertragung des Tiermodells auf den Menschen. Dennoch könne es wertvolle Erklärungen für klinische Beobachtungen, biologische Prinzipien und pathologische Mechanismen liefern.

Fazit

Die Deklaration von Helsinki postuliert, dass Studienpatienten bestmöglich versorgt werden müssen, und klinische Studien nur zulässig sind, wenn die Risiken für die Teilnehmer soweit wie möglich reduziert werden. Eine solche Einschätzung sei nur auf Basis umfassender wissenschaftlicher Vorkenntnisse einschließlich Tierversuchen möglich. Becker beruft sich auf ihr Berufsethos: „Tierversuche sind wichtig, aber sie müssen unter den richtigen Bedingungen durchgeführt werden. Leider stoße ich bis heute immer wieder auf Studien, die ich persönlich methodisch oder ethisch für sehr fragwürdig halte. Mein Eindruck ist, dass diese Studien zumeist aus Ländern stammen, in denen Bewilligungen einfacher eingeholt werden können als hierzulande. Deshalb halte ich es für ganz wichtig, dass in Tierversuchskommissionen neben Ärzten und Wissenschaftlern auch Tierschützer vertreten sind. Man sollte die Verantwortung jedoch nicht nur an die Tierversuchskommission delegieren, sondern sich selbst vor der Einreichung kritisch hinterfragen und die Relevanz des Versuchs sowie der Fragestellung und die Eignung der Methodik sorgfältig abschätzen, um mit sich und seiner Arbeit im Reinen zu sein.“

Weitere Infos

Zahlen und Fakten

Datenbank Tierversuche

Kathrin Becker, Frank Schwarz, Dieter Drescher, Martin Sager: „Tierstudien und deren Aussagen“, Implantologie 26 (2018), Quintessenz Verlag

Contra: Die medizinische Forschung könnte ohne Tierexperimente auskommen

Tierversuche sind immer noch der Goldstandard der medizinischen und biologischen Forschung, da sind sich Tierversuchskritiker einig. Ist es an der Zeit, diesen über Bord zu werfen?

„Die meisten Entwicklungen in der Zahnmedizin zielen auf die Modifikationen von bereits vorhandenen Methoden oder die Nutzung neuer Materialien ab. In beiden Bereichen sollte die Zielspezies Mensch in den Mittelpunkt der Forschung gestellt werden“, meint Dr. Gaby Neumann.

Aufgrund der genetischen Ähnlichkeit von Mensch und Tier wird eine Übertragbarkeit der Ergebnisse aus Tierstudien angenommen. „Eine hohe genetische Ähnlichkeit besteht zwischen allen Säugetieren. Die Genetik ist aber nicht alles. Der Phänotyp wird durch die Expression der Gene und weitere biochemische und metabolische Prozesse bestimmt“, hält Neumann entgegen. Tiere und Menschen haben sich im Verlauf der Evolution auf ihre Lebensräume spezialisiert. Diese Auseinanderentwicklung habe auch vor Gebiss, Kiefer und Knochenstruktur nicht Halt gemacht.

Hunde besitzen zum Beispiel ein Scherengebiss mit Fang- und Reißzähnen, die das Abreißen von Fleisch oder das Benagen von Knochen ermöglichen. Da diese Nahrungsaufnahme starke Kräfte benötigt, sind die Kaumuskeln beim Hund sehr gut ausgeprägt und die Knochendichte ist höher als beim Menschen. Gravierende Unterschiede gebe es auch bei der Entwicklung des Immunsystems. Hierfür sei die Ernährung entscheidend. „Mittlerweile ist bekannt, dass die Darmflora einen enormen Einfluss auf das Immunsystem hat, sie wird sogar als ein Teil des Immunsystems gesehen. Die Darmflora eines Hundes ist komplett anders als die eines Menschen“, erläutert die Veterinärmedizinerin. Für immunologische Fragestellungen, wie die Reaktion des Organismus auf bestimmte entzündungsauslösende Keime, seien Tierversuche daher ungeeignet: „Es geht nicht darum, dass der Hund eine Entzündung bekommt. Es geht darum, wie der Körper des Hundes auf diese Entzündung reagiert. Und das ist der Knackpunkt. Häufig wird argumentiert, Tierversuche seien notwendig, weil es keine andere Möglichkeit gebe, Reaktionen oder Einflüsse des Immunsystems zu untersuchen. Aber das Immunsystem eines Tiers reagiert völlig anders auf entzündliche Prozesse als das menschliche Immunsystem.“

Immunologie

Mark M. Davis fand heraus, dass sich das Immunsystem von Mensch und Tier stark unterscheidet. Er verglich die Reaktion des Immunsystems von Menschen und Mäusen. Menschen reagierten auf Entzündungen viel stärker und teilweise bis zu einem halben Jahr, wohingegen die Reaktion des Immunsystem bei der Maus sich nach wenigen Tagen bereits wieder abschwächte. Zur Studie

Das Problem der Validität

Tierversuche liefern keine validen Ergebnisse, so Neumann. Bei Tierexperimenten werde in der Regel eine homogene Gruppe untersucht. Die Tiermedizinerin erklärt: „Jede kleine Abweichung beeinflusst die Versuchsergebnisse, sodass die Varianz am Ende so hoch ist, dass keine statistisch relevante Aussage getroffen werden kann. Wenn also bei Individuen innerhalb einer Tierart, die genetisch und phänotypisch so gut wie identisch sind, schon kleinste Faktoren einen Einfluss auf die Befunde haben, dann brauchen wir nicht über die Vergleichbarkeit von Mensch und Tier zu reden.“

Für die Aussagekraft eines Modellsystems spreche es nicht, wenn statistische Korrekturmethoden nötig seien, um Unterschiede auszugleichen. Im Unterschied zu Tierversuchen müsse jedes In-vitro-Testsystem vor der Markteinführung in mehreren Laboren im Ringversuch getestet und validiert werden, um sicherzugehen, dass es annähernd 100 Prozent zuverlässige Ergebnisse liefert.

An was soll man sonst forschen?

„Es gibt heute bereits etliche etablierte, humanbasierte In-vitro-Systeme, die im Gegensatz zu Tierversuchen valide Ergebnisse und eine gute Übertragbarkeit auf den Menschen liefern: dreidimensionale Zellkulturen wie zum Beispiel Organoide, also Mini-Organe, die auf der Basis menschlicher Zellen generiert werden, oder Multi-Organ-Chips, auf denen mehrere Organoide durch ein Kanalsystem verbunden sind, wodurch der menschliche Körper und der Blutkreislauf simuliert werden“, so Neumann. Diese und ähnliche Systeme werden bereits in der medizinischen und pharmakologischen Forschung, auch von großen Konzernen, verwendet. „Es wird aber noch eine Weile dauern, bis die Firmen aus den Tierversuchen aussteigen“, vermutet die Veterinärmedizinerin.

Biomechanische Prozesse wie Kaubewegungen könnten effektiv in bereits vorhandenen Prüfgeräten simuliert und erprobt werden. Heute gebe es Organoide aus allen Organen und Geweben, die für diverse Fragestellungen verwendet werden können. Auch für immunologische Prozesse gebe es In-vitro-Modelle. Es sei bereits gelungen, mithilfe von Endothelzellen Blutgefäße zu simulieren, jetzt werde daran gearbeitet, ein Immunsystem zu integrieren. Dies sei zwar noch in der Entwicklung, allerdings seien Tierversuche keine sinnvolle Option – gerade, wenn es um die Erforschung immunologischer Prozesse gehe. „Hier gilt: Lieber ein noch unvollständiges relevantes System als ein vollständiges, aber irrelevantes System, wie es beim Tierversuch der Fall ist“, fasst Neumann zusammen.

Forschung unter Erfolgsdruck

„Mit Tierversuchen wird leider immer noch viel Geld verdient“, sagt Neumann, die eine Lobby hinter der tierexperimentellen Forschung vermutet. Sie sieht Nachholbedarf beim wissenschaftlichen System und der Politik. „Der Erfolg eines Forschers hängt davon ab, wie hochrangig er seine Daten publiziert, und daraus resultiert wiederum, wie viele Forschungsgelder er einwerben kann“, kritisiert die Veterinärin. Angesehene Journals haben einen hohen Impact-Faktor. „Ein niedriger Impact-Faktor und zu wenig eingeworbene Forschungsgelder bedeuten für einen Professor eine Abmahnung vom Dekan oder für einen jungen Nachwuchsforscher das Ende seiner Karriere“, resümiert Neumann. Das Problem aus ihrer Sicht: „Das Dogma, dass der Tierversuch gegenüber In-vitro-Methoden einen Mehrwert hat, weil es sich um Ergebnisse aus einem lebenden Gesamtorganismus handelt, hält sich immer noch hartnäckig. Daran orientieren sich viele hochrangige Fachzeitschriften und somit letztlich auch die Förderstellen.“ Sie fordert weiterhin: „Fördergesellschaften müssen verstehen, dass es lohnender ist, in moderne tierversuchsfreie Verfahren zu investieren.“ Die Hürden bis zur Genehmigung eines Tierversuchs seien entsprechend niedrig, da die Tierversuchskommission zu zwei Dritteln aus Forschern und einem Drittel aus Tierschutzvertretern bestehe. Die Kommission stehe den Genehmigungsbehörden zudem lediglich beratend zur Seite.

Neumann bestreitet nicht, dass einzelne Studien mit Tierversuchen zu verwertbaren Ergebnissen geführt haben. Der kausale Zusammenhang, dass Tierversuche für die gewonnenen Erkenntnisse verantwortlich waren, lasse sich jedoch nicht herstellen. Humanrelevante, tierversuchsfreie Methoden hätten bessere und schnellere Ergebnisse liefern können. Denn fraglich sei, warum nach 150-jähriger Forschung an Tieren immer noch zwei Drittel aller Humanerkrankungen, darunter schwerwiegende wie HIV, Alzheimer oder Parkinson, nicht heilbar sind. „Dass der Tierversuch alles andere als ein effizientes und zuverlässiges System ist, zeigt auch die Medikamentenentwicklung. Es ist bekannt, dass 95 Prozent der in Tierversuchen als wirksam und sicher befundenen Medikamente in der klinischen Phase scheitern“, erläutert die Medizinerin.

Grundlagenforschung

Lindl et al. untersuchten 51 Tierversuche aus den Jahren 1991 bis 1993 auf ihre Relevanz für den Menschen nach zehn Jahren. Das Ergebnis: Ein direkter Zusammenhang zwischen den tierexperimentellen Befunden und den gefundenen Ergebnissen beim Menschen besteht bei 0,3 Prozent der untersuchten Studien. Zur Studie

In einer weiteren Studie wurden mehr als 25.000 Veröffentlichungen aus Fachjournalen zur Grundlagenforschung aus den Jahren 1979 bis 1983 analysiert. 101 Artikel enthielten Aussagen, dass die Ergebnisse großes Potential für die klinische Anwendung haben, aber nur 5 davon führten bis 2003 zu eingeschränkten klinischen Anwendungen und nur in einem Fall folgte eine weit verbreitete klinische Anwendung. Zur Studie

Nicht überall werde an Tierversuchen festgehalten. Die Niederlande haben einen Fahrplan zum Ausstieg aus der tierexperimentellen Forschung erarbeitet, der bis 2025 konkrete Ergebnisse liefern soll. Auch die Region Brüssel kehrt bis 2020 für bestimmte Tierarten und bis 2025 für bestimmte Bereiche den Tierversuchen den Rücken. Neumann dazu: „Die haben den Mut, Dinge zu verändern, und packen sie einfach an, während in Deutschland erst einmal ewig darüber debattiert wird und eine innovative Maßnahme am Ende an zu vielen Bedenken scheitert.“ Ihre Kritik an der deutschen Politik: Moderne, humanbasierte Methoden werden unzureichend mit öffentlichen Geldern gefördert. In die Erforschung alternativer Methoden werden jährlich rund sechseinhalb Millionen Euro an regelmäßigen Fördermitteln investiert. Demgegenüber stünden Milliarden, die in Tierversuche fließen.

Fazit

Die Kritiker sind sich einig, dass Tierversuche gefährlich sind, weil aus ihren Ergebnissen falsche Schlüsse gezogen werden. „Der Mensch ist keine 70 Kilogramm schwere Ratte – egal ob Zahnimplantate oder Krebsmedikamente erforscht werden. Das einzig geeignete Modell für den Menschen ist und bleibt der Mensch.“

Eine Reduzierung der Versuche reiche nicht aus. „Fortschrittlich sind Methoden, die wirklich ein gutes und zuverlässiges Modell für den Menschen sind. Das gilt für Modelle, die aus menschlichen Zellen gezüchtet werden. Hier gibt es zahlreiche innovative Anwendungen, zum Beispiel für die personalisierte Medizin“, resümiert Neumann. Der Goldstandard müsse sich ändern: „Wir fahren schließlich auch nicht mehr mit der Dampfmaschine.“

Weitere Informationen

Dr. med vet. Gaby Neumann: „Wissenschaftliche Argumente gegen Tierversuche“