1. No category

Ovatko vaihtoehtoiset menetelmät
eläinkokeita parempia?
Tuula Heinonen
www.ficam.fi
Kansainvälisen koe-eläinpäivän seminaari
24.4.2013 klo 18-20
Alina-sali, Uusi ylioppilastalo, Mannerheimintie 5, Helsinki,
(A-rappu, 3. kerros)
Meneillään paradigman muuttuminen
(EU, USA)
70 miljoonaa
Kemikaalia syntetisoitu:
- Teollisuuskemikaalit
-Lääkkeet
-Biosidit
-Pestisidit
-Kosmetiikka
- Elintarvikkeet ja
pakkausmateriaalit
Eläinten biologiaan
pohjautuvat mallit
Turvallisia ja
tehokkaita
tuotteita ja
yhdisteitä
Riskinarviointi
Ihmisen biologiaan pohjautuvat
In vitro mallit/bioreaktorit
Testausmenetelmä
Vaihtoehtoiset menetelmät
Miksi eläinkokeettomia menetelmiä?
Teollisuuden tarve
(kustannukset,
luotettavuus)
- Teollisuuskemikaalit/
REACH
- Lääketeollisuus
- Kosmetiikkateollisuus
- Biosidit
- Lääkkeiden laatu
-Ym
Eläinsuojelu ja
Kansalaisten tahtotila
- Vähentää eläinkokeita
Eläimet eivät mallinna
riittävästi ihmistä
Viranomaisvaatimukset
- EUn direktiivit:
-Koe-eläindirektiivi
(2010/63/EU)
-Kosmetiikkadirektiivi
- REACH
- Suomen hallitusohjelma
(eläinten suojelu,
eläinkokeettomien menetelmien
edistäminen)
Menetelmiä on liian vähän. Olemassa olevilla testeillä voidaan
vähetään alle 10% eläimistä.
Mallien vähyydestä ja eläinsuojelullisista tekijöistä johtuen
komissio velvoittaa jäsenmaita edistämään eläinkokeettomia
menetelmiä.
Seuraavanlaisia tutkimuksia tarvitaan
yhdisteiden turvallisuuden arvioimiseksi
ihmiselle?
• Yleismyrkyllisyys:
– Yhdellä tai muutamalla annoksella
– Pitempikestoisena annettuna (2 viikkoa – 3 kuukautta)
– Pitkäkestoisena (kroonisena) annettuna (6-24 kuukautta)
•
•
•
•
•
•
•
Perimämyrkyllisyys
Syöpävaarallisuus
Lisääntymisvaurioiden tutkiminen
Paikallissyövyttävyys ja ärsyttävyys (iho, silmä)
Erityistoksisuus: immunotoksisuus, neurotoksisuus
Toksikokinetiikka
ADME: Imeytyminen (iho, suun kautta, i.v.),
jakaantuminen, metaboloituminen, erittyminen
• Turvallisuusfarmakologia
Eläintestien kehitys
• Eläinten käyttö kemikaalien toksisuuden arvioinnissa
alkoi 1920-vuosikymmenellä.
• Akuutti myrkyllisyys (LD50-testi) oli ensimmäinen
• Thalidomidi-tapaus (1961) oli suuntaa kääntävä. Tämän
jälkeen vaadittiin lisää testejä ja erityisesti lisääntymis-ja
kehitysbiologisia testejä.
• Toksisuustestiprotokollat liitettiin OECD-ohjeistoiksi
vuonna 1982.
• Eläintestit otettiin siis vain käyttöön. Niiden hyvyyttä
ennustamaan ihmisvaikutuksia ei ennen käyttöön ottoa
ole tutkittu.
Testaustoiminta käyttää paljon
eläimiä ja on isoa liiketoimintaa
• Euroopassa käytetään vuosittain noin 12 miljoonaa koeeläintä. Määrä pikemminkin kasvaa uusien
testivaatimusten myötä.
• Vuonna 2011 Suomessa eläintesteissä käytettiin
136 043 eläintä
• Globaalisti eläintestejä ostetaan 3 miljardin USD:n
edestä (noin 12% teollisuuskemikaaleja, 12% tuholaisen
torjunta-aineita, 70% lääkkeitä).
• Yhden lääkkeen keskimääräiset kehityskustannukset
helposti yli miljardi euroa
EU on asettanut jäsenvaltioille
velvoitteita
•
Direktiivi 2010/63/EU tieteellisiin ja opetustarkoituksiin käytettävien
eläinten suojelusta edellyttää jäsenvaltioilta
- Direktiivin lopullinen tavoite on eläinkokeiden korvaaminen
eläinkokeettomilla testeillä.
•
Kosmetiikkadirektiivi kieltää kosmetiikan markkinoinnin, jos sen tai siinä
olevien komponenttien testaamiseen on käytetty eläimiä (ei koske vanhoja
komponentteja tai kosmetiikkaa)
- Kosmetiikka toimii komission mielestä tienäyttäjänä
- Kosmetiikan tulee olla turvallista. Vastuu on valmistajalla/maahantuojalla
•
REACH Kemikaalilaki edellyttää käytettävän eläinkokeettomia testejä, jos
niitä on luotettavina saatavilla. Uusia eläintestejä saa tehdä vain ECHA:n
luvalla.
•
Suomen hallitusohjelman mukaan koe-eläinten käyttöä tulisi vähentää
Tänä päivänä kemikaalien ja
lääkkeiden testaus on mahdollista
pääosaltaan vain eläinkokeilla
Vaikka osuvuus on huonompi
kuin lantin heitossa!
Lääkkekehitys on osoittanut
eläinmallien heikon ennustettavuuden
• Vain joka 10s lääkekandidaatti saa myyntiluvan
• Lääkekehitys pysäytetään, jos ennen ihmiskokeita tai niiden aikana
tehdyissä eläinkokeissa saadaan merkittäviä haittavaikutuksia.
Lääkkeen lopullinen turvallisuus arvioidaan sekä pre-kliinisistä
kokeista että kliinisistä kokeista saaduista tuloksista. Teho
arvioidaan kliinisten kokeiden perusteella.
• Lääkkeiden sivuvaikutukset aiheuttavat vuosittain (USA:n tilasto)
– 2.1 miljoonaa sairaalaan joutumista
– yli 100 000 kuolemaa
• Lääkkeiden sivuvaikutukset aiheuttavat vuosittain (UK:n tilasto)
- noin 70 000 ihmisen kuoleman tai vakavan vahingoittumisen (enemmän
kuin syöpä)
Lääkekehitys on osoittanut
eläinmallien heikon ennustettavuuden
• Eläintestit paljastavat 5-25% todennäköisyydellä
lääkkeiden aiheuttamista haittatapahtumista ihmisessä ja
ei tiedetä onko toksinen löydös edes relevantti ihmisessä
(HRC:n tutkimusjohtaja) => 75-95% väärin
• Lääkkeiden sivuvaikutusten ennustaminen 48% (FDA
1976-1985, 198 myyntilupalääkettä).
Ihmisvaikutusten ennustaminen
eläinkokein pulmallista – mikä laji?
• Lajien välinen vaihtelu on suuri
– Syöpä: Hiiren ja rotan välillä
karsinogeenisuustestissä vain 53%:n
korrelaatio
– Lisääntymistoksiset vaikutukset: Hiiren ja
rotan välillä lisääntymistoksisuustestissä vain
60%:n korrelaatio
Lääkekehityksessä ja
mekanismitutkimuksissa hiiritautimallit ovat
paljon käytettyjä ja luotettavina pidettyjä
• 99% ihmisen geeneistä on samoja kuin hiiressä =>
pitäisi olla ideaalimalli moniin tautitutkimuksiin kuten
syöpä, sydän-verisuonitaudit, diabetes. (Eläimet kuten
koirat, siat, apinat ovat vielä lähempänä geneettisesti
ihmistä.)
• Mutta vain 2% ihmisen sairauksista ilmenee eläimissä!
Euroopan komission työryhmän tulos
21.05.2010 (Of mice and men - are mice relevant models for
human diseases?)
• Hiiritautimalleja on paljon käytössä vaikkakaan
niiden relevanttisuudesta mallintaa
ihmisvaikutuksia ei ole riittävästi näyttöä/tietoa
• Löytyy geneettisesti manipuloituja hiirimalleja,
jotka ovat hyviä sekä lääkkeiden kehityksessä
että perusbiologian selvityksessä: Acute
promyelocytic leukemiamalli (luuytimen syöpä),
kroonisen kivun geeni, ruokahalua säätelevä
geeni (leptiini)
Löytyy paljon esimerkkejä, että hiiret
mallintavat huonosti ihmistä
• Tulehdus, jonka pitäisi olla lajista riippumaton:
palovammat, trauma, endotoksemia, sepsis
• Tähän asti noin 150 kliinistä tutkimusta on
suoritettu potentiaalisilla lääkekandidaateilla
estämään tulehdusta eri tyyppisillä
tulehduspotilailla. Kaikki ovat epäonnistuneet.
• Geenitason tutkimukset ovat osoittaneet, että
mitään vastaavuutta ei ole hiiren ja ihmisen
välillä
(Seok et al., 2013, PubMed PMID: 23401516)
Lääkkeen imeytyminen suun kautta
annon jälkeen: ei mitään vastaavuutta
Human vs animal bioavailability. James Harris PhD, 6th Forum on Predictive ADME/Tox held in
Washington, DC September 27–29, 2006 and is adapted from data that appeared in Grass GM, Sinko PJ.
Physiologically-based pharmacokinetic simulation modelling. Adv Drug Deliv Rev. 2002 Mar
31;54(3):433–5.
Ihmisvaikutusten ennustaminen
eläinkokein pulmallista
• Syöpä: 37% ihmisille turvallista lääkkeistä
aiheuttaa syöpää jyrsijässä (rotta tai/ja hiiri)
• Sikiövauriot: Lääkkeet, jotka aiheuttavat
sikiövaurioita ihmisessä olivat 55% negatiivisia
hamsterissa ja 70% apinoissa. Monet
eläinsikiöille haitalliset yhdisteet ovat turvallisia
ihmisille (vitamiinit, ruokaöljy)
Monien hyvien lääkkeiden kehitys olisi
pysähtynyt eläinkokeisiin (jos niitä
olisi ollut tuona aikana)
•
•
•
•
Aspiriini
Digitaalis-sydänlääke
Insuliini
Penisilliini
Eläinkokeettomien menetelmien
tilanne
• On paikallisvaikutuksiin (iho, silmä)
• Perimämyrkyllisyys (syövän ennustavuus)
• Ihoherkistys tulossa
• Kaikki paljon eläimiä kuluttavat mallit
(systeeminen myrkyllisyys, sikiövauriot,
syöpä) puuttuvat
EU:n investoinnit
• 1998-jälkeen hiiri(tauti)mallien kehitykseen
on investoitu 550 miljoonaa euroa
• Eläinkokeettomiin menetelmiin noin 200
miljoonaa euroa
USA:n tilanne
• Isoja projekteja meneillään
• Uusimpana NIH:iin (National Institute of Health) perustettu oma
yksikkö, jonka tarkoitus on edistää ihmissolupohjaisten
kudos/elinmallien kehitystä ja käyttöönottoa lääkkeiden,
diagnostiikan ja lääketieteellisten laitteiden kehittämisessä ja
testaamisessa korvaamaan eläinkokeita sekä turvallisuus että
tehotutkimuksissa (hiirimallit).
• NIH ennustaa, että lääkkeenkehitysperiaate muuttuu: Mennään pois
tautikategoriasta molekulaarisiin verkostovaikutuksiin.
• Tutkimukset ovat osoittaneet, että monilla taudeilla on sama
molekulaarinen reitti.
(Ref. Collins: ScienceTranslationalMedicine, vol 3, issue 90, 6 July 2011)
Ihomalli
(esimerkki yksittäisestä elinmallista)
-Soluviljelylevy, johon rakennettu keinoiho
- Sovellutukset: ihosyövytys, ihoärsytys, iholäpäisevyys, genotoksisuus (mikrotumat)
Ihosyövyttävyystestaus
1
2
3
1
1. 40 µl testiainetta tai positiivinen
tai negatiivinen kontrolli
pipetoidaan kudoksen päälle
2. Kudoksia inkuboidaan 37°C, 5%
CO2 3 minuuttia and 1 tunti (3
rinnakkaista/ajankohta).
3. Pesujen jälkeen määritetään
elinkykyisyys MTT-testillä
2
3
(MTT testi mittaa mitokondrion
reduktaasientsyymien
aktiivisuutta ja sitä kautta
elinkykyisyyttä)
Mallinkehitysprosessi vie aikaa
ja on haasteellinen
Perustutkimus
Matriksi
-biologinen
-keinotekoinen
Tekniset ratkaisut
- tukirakenne
-mittaustekniikka
- analysointitekniikka
Tutkimustasoinen
malli
 julkaisu
 tieteellinen
käyttö
Optimoitu malli
 SOP
 käyttö
turvallisuus(alustava, tukeva)
ja
tehotutkimuksiin
Arvioi: tarve, käyttökohde,
automaatiomahdollisuus
Solubiologia
- primaarisolut
- kantasolut
- iPS-solut
Arvioi: tarve, käyttökohde,
automaatiomahdollisuus
Mallien kehittäminen tuotteeksi ja viranomaiskäyttöön
Eläinkokeettomille testeille on tiukat laatuvaatimukset.
Eläintestejä ei ole juurikaan validoitu. Ne on otettu vain
käyttöön kun parempia ei ole ollut.
Validoitu malli
- laboratorion
sisäinen validaatio
Tarjoa ECVAM:lle
OECD Validoitu malli
–käyttö
turvallisuustestaustestei
hin liitettäväksi
viranomaisdokumentaatioon
www.ficam.fi
Pirkanmaan liitto