Welche Tiere werden am häufigsten für Versuche verwendet?

In der wissenschaftlichen Forschung wurden Tiere seit jeher unter der Prämisse eingesetzt, dass sie menschliche biologische Prozesse nachbilden können, insbesondere bei der Bewertung medizinischer Behandlungen und potenziell toxischer Substanzen. Aber welche Tiere werden am häufigsten verwendet?

Unter ihnen ragen Nagetiere aufgrund ihres bekannten Genoms, ihrer einfachen Handhabung und ihrer schnellen Fortpflanzung hervor, was sie zu einem der am häufigsten verwendeten Modelle für die Erforschung komplexer Krankheiten macht. Auch Vögel und Fische werden in Studien zur Genetik und Embryonalentwicklung eingesetzt, ebenso wie Fadenwürmer und Amphibien. Hinzu kommen Kaninchen und Schweine, die aufgrund ihrer physiologischen Ähnlichkeiten mit dem Menschen in der Immunologie und in der Transplantationsmedizin eingesetzt werden. Diese Nutzung hat anhaltende ethische Debatten ausgelöst, sowohl hinsichtlich der Einschränkungen bei der Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen als auch hinsichtlich des Wohlergehens der verwendeten Tiere.

Wann begannen Tierversuche?

Die ersten Hinweise auf Vivisektion reichen bis ins antike Griechenland zurück, mit Persönlichkeiten wie Aristoteles und Galen. Im Laufe der Jahrhunderte wurde diese Praxis systematisiert und auf Bereiche wie die Biomedizin ausgeweitet. Im 17. Jahrhundert vertrat René Descartes die Ansicht, dass Tiere nicht in der Lage seien, Schmerzen zu empfinden, was lange Zeit dazu beitrug, ihren Einsatz zu rechtfertigen. Im folgenden Jahrhundert begannen Physiologie und Medizin, ihre Erkenntnisse durch Tierversuche zu untermauern, wie beispielsweise die von Louis Pasteur bei der Entwicklung der Impfung durchgeführten Versuche.

Später wurden im Vereinigten Königreich Gesetze gegen Tierquälerei verabschiedet, und es entstanden Organisationen wie die „National Anti-Vivisection Society“. Zwischen den 1950er und 1970er Jahren nahmen die gesellschaftlichen Kritikpunkte an diesen Praktiken zu. Dennoch wurden in den 1980er Jahren transgene Tiere entwickelt, und 1996 kam es mit dem Klonen des Schafs Dolly zu einem der umstrittensten Meilensteine.

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Warum werden immer noch Tiere verwendet?

Der Einsatz von Tieren in der Forschung beruht auf ethischen, biologischen und praktischen Faktoren, die sich an den 3R-Prinzipien sowie in Vorschriften, die darauf abzielen, wissenschaftlichen Fortschritt und die Verringerung von Leiden in Einklang zu bringen. Theoretisch ist er nur dann gerechtfertigt, wenn keine praktikablen Alternativen wie Computer- oder Zellmodelle zur Verfügung stehen.

Die Auswahl der Tierart hängt von deren biologischen Eigenschaften und den Zielen der Studie ab. In diesem Zusammenhang wird empfohlen, den Einsatz von Tierarten mit höheren kognitiven Fähigkeiten zu vermeiden und diese durch andere zu ersetzen, die zwar auf schädliche Reize reagieren, bei denen jedoch davon ausgegangen wird, dass sie Schmerz anders empfinden könnten. Dieses Kriterium löst jedoch eine anhaltende ethische Debatte aus: ob ein Unterschied in der Schmerzwahrnehmung ausreicht, um den Einsatz von Tieren in der Forschung zu rechtfertigen.

Die am häufigsten verwendeten Modelle

Mäuse und Ratten:

Mäuse (Mus musculus) und Ratten (Rattus norvegicus) sind die in der biomedizinischen Forschung am häufigsten verwendeten Tierarten und machen schätzungsweise mehr als 70 % der weltweit eingesetzten Tiere aus. Ihr Einsatz ist auf ihre geringe Größe, ihre schnelle Fortpflanzung, ihre einfache Handhabung sowie darauf zurückzuführen, dass ihr Genom bekannt und manipulierbar ist. Seit Jahrzehnten werden sie genetisch verändert, um Krankheiten wie Krebs, Diabetes und neurodegenerative Erkrankungen zu erforschen.

Ratten hingegen weisen evolutionäre Unterschiede zu Mäusen auf und haben eine Physiologie, die in Aspekten wie dem Herz-Kreislauf- und dem Nervensystem der des Menschen näher kommt. Zudem ermöglichen sie eine genauere physiologische Überwachung und erleichtern Eingriffe wie Operationen und die Verabreichung von Medikamenten.

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Kaninchen:

Kaninchen (Oryctolagus cuniculus) werden in toxikologischen und Sicherheitsstudien eingesetzt, insbesondere aufgrund der Besonderheiten ihrer Augenphysiologie, sowie in der Forschung zu Immunität und zur Antikörperproduktion für Impfstoffe. Sie wurden auch in kardiologischen Studien und in der Laserchirurgie verwendet.

In den letzten Jahrzehnten ist ihre Verwendung aufgrund des gesellschaftlichen Drucks und der Entwicklung alternativer Methoden, wie beispielsweise Augenorganoide und anderer Versuchsmodelle, zurückgegangen.

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Vögel:

Vögel, insbesondere Hühner (Gallus gallus), werden aufgrund ihrer ausgeprägten Gehirnstruktur und ihrer Lernfähigkeit eingesetzt. Ihre Eier werden zudem als Bioreaktoren zur Herstellung von Proteinen genutzt, die für den Menschen von Interesse sind. Darüber hinaus wurden sie genetisch verändert, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten zu erhöhen und ihre Produktionseffizienz zu verbessern. Andere Arten, wie beispielsweise der Taeniopygia guttata (Zebrafink), werden in Studien zu Sprachstörungen eingesetzt, die mit genetischen Mutationen in Verbindung stehen.

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Schweine:

Schweine haben aufgrund ihrer physiologischen Ähnlichkeiten mit dem Menschen in der Forschung an Bedeutung gewonnen. Sie werden in Studien eingesetzt, die auf die Erzeugung von Proteinen und die Entwicklung von Organen mittels Genbearbeitung abzielen, um Fortschritte bei Behandlungen und Transplantationen zu erzielen.

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Fische:

Der Zebrafisch ist eines der am häufigsten verwendeten Modelle, da er sich durch externe Befruchtung und eine schnelle, transparente Embryonalentwicklung auszeichnet, wodurch biologische Prozesse in Echtzeit beobachtet werden können. Er weist genetische Ähnlichkeiten mit dem Menschen auf und wird daher in Studien zu Herz-Kreislauf- und neuromuskulären Erkrankungen sowie zur Mutagenese eingesetzt.

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Fruchtfliege:

Die Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) ist eines der ältesten und am häufigsten verwendeten Modellorganismen in der Genforschung. Ihr kurzer Lebenszyklus, die einfache Züchtung und die genetische Ähnlichkeit mit dem Menschen haben ihren Einsatz in der Forschung zur Embryonalentwicklung, zum Nervensystem und zum Verhalten begünstigt.

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Wachsmotte:

Die Mehlmotte (Galleria mellonella) wurde in Studien zum Immunsystem, zur Toxikologie und zu Infektionen eingesetzt. Ihre Immunreaktion lässt sich anhand der Melanisierung beobachten: Je dunkler die Larve wird, desto fortgeschrittener ist die Infektion. Die Kokonbildung kann zudem durch das Vorhandensein von Krankheitserregern oder genetische Veränderungen beeinträchtigt werden. Obwohl ihre Verwendung zurückgegangen ist, ist sie aufgrund ihrer Fähigkeit, Polyethylen abzubauen, weiterhin von biotechnologischem Interesse.

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Nematoden:

Caenorhabditis elegans war der erste vielzellige Organismus, dessen Genom vollständig sequenziert wurde. Sein kurzer Lebenszyklus, seine einfache Handhabung und seine genetische Ähnlichkeit mit anderen Organismen machen ihn zu einem weit verbreiteten Modellorganismus. Seine Transparenz und sein gut charakterisiertes Nervensystem ermöglichen seinen Einsatz in Studien zu Alterungsprozessen, Diabetes und Entwicklungsgenetik.

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Amphibien:

Die Afrikanische Kröte (Xenopus laevis) ist ein wichtiges Modelltier in der Entwicklungsbiologie, das aufgrund seiner Fähigkeit, zahlreiche Eizellen zu produzieren, und der einfachen Durchführbarkeit von Mikroinjektionen in embryologischen und genetischen Studien eingesetzt wird. Ihre Zellextrakte werden zudem in der Forschung zu Zellteilung, Replikation und Apoptose verwendet.

Andere Arten, wie der Amerikanische Ochsenfrosch (Rana catesbeiana), werden in physiologischen Studien, der Toxikologie und zur Untersuchung der Stoffwechselanpassung eingesetzt. Salamander wie Ambystoma maculatum zeichnen sich durch ihre Regenerationsfähigkeit aus, was die Erforschung von Gewebereparaturprozessen und der Regeneration von Gliedmaßen ermöglicht. Auch andere Arten werden zur Untersuchung der Anpassung und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltstress herangezogen.

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Nichtmenschliche Primaten:

Nichtmenschliche Primaten verfügen über ein dem Menschen ähnliches zentrales Nervensystem mit ausgeprägten kognitiven und emotionalen Fähigkeiten. Diese Eigenschaften werfen komplexere ethische Dilemmata auf, da ihr Leiden und ihre Schmerzwahrnehmung als vergleichbar angesehen werden.

Aus diesem Grund unterliegt ihre Verwendung strengeren Vorschriften und ist auf Fälle beschränkt, in denen es keine Alternativen gibt, vor allem in der Neurowissenschaft und bei der Entwicklung von Impfstoffen gegen besonders schwerwiegende Krankheiten, wie es während der COVID-19-Pandemie der Fall war.

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Wichtigste Feststellungen

Aus ethischer Sicht wird in Frage gestellt, ob das Leiden von Tieren ein akzeptabler Preis für den wissenschaftlichen Fortschritt ist, insbesondere angesichts ihrer Fähigkeit, Schmerz und Emotionen zu empfinden. Trotz der 3R-Grundsätze bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der Vielfalt der verwendeten Arten und der Einschränkungen bei deren Regulierung. Die Auswahl der Tierarten wird häufig durch die einfache Handhabung, physiologische Ähnlichkeiten mit dem Menschen und die Annahme beeinflusst, dass Organismen mit weniger komplexen Nervensystemen weniger leiden – was den Einsatz von Fischen, Vögeln und Insekten gegenüber Säugetieren begünstigt hat.

Aus wissenschaftlicher Sicht sind Tiermodelle zwar für zahlreiche Fortschritte von entscheidender Bedeutung, ihre Verwendung weist jedoch Einschränkungen auf. Bei der Entwicklung von Arzneimitteln erzielen viele Wirkstoffe, die die präklinische Phase an Tieren erfolgreich durchlaufen haben, beim Menschen keine positiven Ergebnisse, da biologische Unterschiede die Extrapolation der Daten erschweren.

Vor diesem Hintergrund hat die Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde neue Richtlinien auf den Weg gebracht, um den Einsatz von Tieren in präklinischen Phasen zu reduzieren, und fördert dabei Alternativen wie Zellkulturen und Computermodelle, die eine höhere Genauigkeit und Anwendbarkeit bieten. Dieser Übergang erfordert jedoch nicht nur technologische Fortschritte, sondern auch kulturelle und regulatorische Veränderungen, bei denen der Respekt gegenüber den in der Forschung verwendeten Tieren im Vordergrund steht. 

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