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Das Tier als Messinstrument

(08.09.2020) Die Wissenschaft steckt in einer Repro­duzierbar­keitskrise – besonders dort, wo Tiermodelle zum Einsatz kommen. Zeit für einen Para­digmen­wechsel.
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Eine Kunststoff­schale mit Gitter­deckel, Futter­pellets und Wasser, Einstreu sowie Nist­material – Mäuse, aber auch andere Modelltiere, fristen in Laboren sowie Tier­häusern weltweit ein nahezu iden­tisches Leben. Die For­schenden möchten damit präzisere Versuchs­ergebnisse erzielen und deren Repro­duzierbarkeit gewähr­leisten. „Doch das ist ein Trugschluss“, ist sich Hanno Würbel von der Universität Bern sicher, der seit zwanzig Jahren die Auswir­kungen der Standar­disierung von Tier­versuchen untersucht.

„Standar­disierung war anfangs darauf ausgelegt, sicherzu­stellen, dass Versuche richtig und vernünftig durch­geführt wurden. Wenn ich in einem Versuch meine Labor­mäuse mit einer Kontroll­gruppe von Mäusen vergleiche, die ich von der Straße aufge­sammelt habe, vergleiche ich quasi Äpfel mit Birnen“, beschreibt Würbel die Hinter­gründe. Je einheit­licher die Tiere sind, desto weniger Variation taucht in den Versuchs­ergebnissen auf. „Dieser Gedanke hat stark überhand­genommen und wurde so schließlich zu einer Art Dogma, möglichst alle Variablen zu kontrol­lieren und auf einen Wert einzustellen“, sagt Würbel. „Man hat das Tier zunehmend zu einem Mess­instrument gemacht und dabei übersehen, dass man damit den Gültig­keitsbereich der Ergeb­nisse immer weiter einschränkt. Wenn ich ein Experiment an einer einzigen Maus-Klonlinie durchführe, zu einer gewissen Tageszeit, bei einer spezifischen Temperatur – dann sind die Ergebnisse erst einmal nur für eben diese Versuchs­bedingungen gültig und nicht zwangs­läufig für Mäuse allgemein.“ Ein inter­disziplinäres Team um Würbel fordert deshalb einen Paradig­menwechsel: weg von zu viel Standar­disierung, hin zu mehr geplanter biologischer Variation im Tierversuchs­design (Nat Rev Neurosci, 21: 384-93).

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Alte Idee

Die Idee hinter dem als systema­tische Hetero­genisierung bekannten Konzept ist nicht neu. Vor drei Jahren hatte der Verhaltens­forscher aus Bern seine Meinung beispiels­weise in einem LJ-Forscher-Essay kundgetan (7-8/2017: 18-21). Neue Erkenntnisse aus der Wissenschaft stärken das Konzept der systema­tischen Hetero­genisierung jedoch immer weiter. Dabei gibt es viele unter­schiedliche Möglich­keiten, Variationen bei Tier­versuchen einzu­bringen, entweder bei den Tieren selbst, ihrer Umwelt oder dem Versuchs­ablauf. So können Forschende auf Tiere mit etwa unter­schiedlichem Genotyp, Alter oder Geschlecht zurück­greifen oder die Haltungs­form der Tiere variieren – beispiels­weise die Temperatur, bei der sie aufwachsen, oder ihr Futter.

Eine weitere Form der Hetero­genisierung ist das Aufsplitten eines Experiments in mehrere kleine Teil­experimente (Batch Hetero­genization). Die Tiere werden dabei nicht mehr alle auf einmal getestet, sondern aufgeteilt an unterschiedlichen Tagen, möglicher­weise auch zu unter­schiedlichen Uhrzeiten. Die Anzahl der Tiere bleibt gleich. Diese Methode soll die höchste Form der Hetero­genisierung nachahmen: die Multi­laborstudie, also die Durch­führung eines Versuchs in mehreren Laboren. „Im Vergleich zu den Varia­tionen, die man innerhalb eines Labors einbringen kann, ist die Multi­laborstudie bislang die ultimative Form der Hetero­genisierung“, so Würbel.

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Noch optimierbar

Würbel ergänzt einen wichtigen Punkt: „Bei Multil­aborstudien hat man zwar eine größere Aussage­kraft, aber man weiß nie so genau, was man jetzt variiert hat.“ Deshalb unter­stütze er vor allem das Konzept der systema­tischen Hetero­genisierung innerhalb eines Labors – auch wenn die bislang von den Forschenden unter­suchten Hetero­genisierungs­maßnahmen noch nicht die gleiche Variation bringen wie Multi­laborstudien. Einzig bei biomedi­zinischen Frage­stellungen sieht Würbel derzeit keine Alternative, dort seien Multi­laborstudien unab­dingbar, weil diese schließlich den Test im Menschen stand­halten müssen.

Ein Patentrezept zur Hetero­genisierung können der Verhaltens­forscher und seine Kollegen allerdings nicht geben – und das wollen sie auch gar nicht. „Wir möchten keine fixen Rezepte in die Welt setzen. Es geht vielmehr darum, sich bewusst zu machen, dass man es in der bio­logischen Forschung mit Lebe­wesen zu tun hat, die charak­terisiert sind durch biologische Variation. Wenn man diese Variation nicht in die Forschung einbezieht, dann forscht man an der Biologie vorbei.“

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Ablehnung lässt nach

Die Debatte rund um das Thema trägt Früchte. „Vor zehn Jahren war die Ablehnung gegenüber dem Konzept der Hetero­genisierung noch recht groß. Gerade weil damals auch die Repro­duzierbar­keitskrise noch nicht so anerkannt war. Das hat sich jetzt aber stark geändert, und Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftler suchen aktiv nach Ursachen für die Krise und wie man sie bewältigen kann“, sagt Helene Richter, ehemalige Doktorandin von Würbel und jetzt Professorin für Verhaltens­biologie und Tierschutz an der Uni Münster.

Ist es also nur eine Frage der Zeit, bis sich die syste­matische Hetero­genisierung zum neuen Standard entwickelt? „Nur, wenn weitere empirische Studien das sehr über­zeugende Konzept belegen“, ist sich Richter sicher. „Kritiker möchten die Verbes­serungen doch gerne schwarz auf weiß sehen.“ Alle anderen Wissen­schaftler sicherlich auch.

Juliet Merz

Foto: iStock/tiripero

Dieser Artikel wurde für unsere Webseite stark gekürzt. Den ausführlichen Text können Sie im Laborjournal-Heft (Ausgabe: 9-2020) lesen.


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Letzte Änderungen: 08.09.2020

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