Hos möss: Är djurstudier relevanta för människors hälsa?
Media är full av påståenden om banbrytande biomedicinska studier utförda på djur. Kan dock djur någonsin troget modellera människors hälsa?
Avid läsare av medicinska nyheter kommer att känna till den utbredda användningen av djurmodeller i biomedicinsk forskning.
Från näring till cancerforskning och studier om ämnesomsättning, både vetenskapsmän och journalister drar paralleller mellan djur och människor.
Problem kan dock uppstå när forskare förutsäger människors hälsa baserat på resultaten från sådana studier.
Forskare hänvisar till detta koncept som klinisk relevans. Många organ för finansiering av biomedicinska stipendier kräver att forskare motiverar användningen av djurmodeller genom att förutsäga hur sannolikt resultaten är att påverka människors hälsa.
Samtidigt skriver journalister iögonfallande nyhetsrubriker för att få vår uppmärksamhet och ibland misslyckas de kritiskt med att bedöma hur kliniskt relevant en studie är. eller värre, de utesluter det faktum att forskare utförde arbetet på djur, inte människor.
Debatten om den kliniska relevansen av djurmodeller pågår och ett Twitter-konto som heter @justsayinmice - som uppmuntrar användare av sociala medier att retweeta nyhetsberättelser som inte tydligt anger om resultatet är från en djurmodell eller mänskliga volontärer med texten "IN MICE" ”- nyligen drivit det.
Kan vi anta att forskningen i djurmodeller kommer att avslöja insikter om vår egen hälsa, och vem har skulden när en nyhet innehåller omfattande uttalanden om klinisk relevans?
I denna berättelse om möss och män (i labrockar) undersöker vi hur djurstudier har bidragit till biomedicinska framsteg, och varför vissa forskare hävdar att djurmodeller inte har någon klinisk relevans.
Djurmodeller går tillbaka till 2000 f.Kr.
Innan vi fördjupar oss i djurstudiernas tidiga dagar kommer jag att lägga till en ansvarsfriskrivning. Under min tid som forskare innan jag gick med Medicinska nyheter idag, Jag deltog i flera studier som använde en stor grismodell för sårläkning.
Även om jag har gjort allt för att ta itu med detta ämne faktiskt, kan jag inte garantera att mina erfarenheter inte har lämnat mig utan någon viss förspänning.
Tillbaka till det aktuella ämnet.
Kirk Maurer, från Centre for Comparative Medicine and Research vid Dartmouth College i Libanon, NH, och Fred Quimby, från Rockefeller University i New Durham, NH, diskuterar historien om djurmodeller i biomedicinsk forskning långt i ett kapitel i 2015-boken Laboratoriedjurmedicin.
”De tidigaste skriftliga rapporterna om djurförsök dateras till 2000 f.Kr. när babylonier och assyrier dokumenterade kirurgi och läkemedel för människor och djur”, skriver de.
Genom århundradena avslöjade djuren mycket av den information som vi antar som faktiska idag.
Från Galens upptäckt under det andra århundradet e.Kr. att blod, inte luft, strömmar genom våra artärer till identifiering 2006 av fyra gener som, när de aktiveras, kan återställa vilken cell som helst till ett embryonalt stamcellsliknande tillstånd, är djurmodeller i hjärtat vetenskapliga framsteg inom biovetenskap.
Nyckelordet här är djurmodell. Maurer och Quimby beskriver flera författares ansträngningar att definiera den ”ideala” djurmodellen. "Kanske det viktigaste enskilda inslaget i modellen är hur nära den liknar det ursprungliga mänskliga tillståndet eller processen", förklarar de.
Ändå kommer alla modeller bara att gå så långt, de erkänner: "En modell fungerar som en surrogat och är inte nödvändigtvis identisk med ämnet som modelleras."
Djurmodeller i modern medicin
Françoise Barré-Sinoussi och Xavier Montagutelli, från Institut Pasteur i Paris, Frankrike, diskuterar det bidrag som studier av djur har gjort till medicin i en artikel från 2015 i tidskriften Future Science OA.
"Användningen av djur baseras inte bara på de stora gemensamma egenskaperna i de flesta däggdjurens biologi, utan också på det faktum att sjukdomar hos människor ofta drabbar andra djurarter", förklarar de.
"Det är särskilt fallet för de flesta smittsamma sjukdomar men också för mycket vanliga tillstånd som diabetes typ 1, högt blodtryck, allergier, cancer, epilepsi, myopatier och så vidare", fortsätter de.
"Inte bara delas dessa sjukdomar utan mekanismerna är ofta också så lika att 90% av de veterinärmedicinska läkemedel som används för att behandla djur är identiska eller mycket lika de som används för att behandla människor."
Både Maurer och Quimby, liksom Barré-Sinoussi och Montagutelli, lyfter fram en lång lista över Nobelprisvinnare vars vetenskapliga insikter i djurmodeller ledde till utvecklingen av nya behandlingar som var kritiska för modern medicin.
Detta inkluderar arbetet av Frederick G. Banting och John Macleod med att isolera insulin från hundar, Emil von Behrings arbete med vacciner hos marsvin och kaniner, och James Allison och Tasuku Honjos arbete med möss och muscellinjer inom cancerimmunterapi, som vann dem Nobelpriset 2018.
Det råder ingen tvekan om att djurmodeller har bidragit enormt till den medicinska vården som vi drar nytta av idag. Som sagt, Barré-Sinoussi och Montagutelli påpekar också att "det är emellertid märkbart att de resultat som erhållits på djur inte nödvändigtvis bekräftas i ytterligare mänskliga studier."
Delvis lägger de ner på det faktum att även om vi delar en betydande del av vår genetiska kod med de olika djurmodeller som forskare använder i forskning, finns det tydliga genetiska skillnader.
"Medan vissa människor [...] använder dessa skillnader för att motbevisa värdet av djurmodeller, förespråkar många inklusive oss starkt för att ytterligare förbättra vår kunskap och förståelse för dessa skillnader och för att ta hänsyn till dem i experimentell design och tolkning av observationer", förklarar de .
Ifrågasätter klinisk relevans
Inte alla forskare upprepar Barré-Sinoussi och Montagutellis känsla.
I en uppsats från 2018 i Journal of Translational Medicine, Pandora Pound, från Safer Medicines Trust i Storbritannien, och Merel Ritskes-Hoitinga, från Radboud University Medical Center i Nijmegen, Nederländerna, hävdar att ”prekliniska djurmodeller aldrig kan vara fullt giltiga på grund av den osäkerhet som arterskillnader infört . ”
Deras artikel har särskilt fokus på läkemedelsindustrin, som har ett betydande krav på djurstudier i det skede innan ett läkemedel går in i kliniska prövningar. Utan sådana prekliniska modeller är det för närvarande inte möjligt att testa nya läkemedel hos människor.
"Även om många faktorer bidrar till den dåliga översättningshastigheten från bänk till säng (inklusive bristfälliga kliniska prövningar) anses en dominerande orsak i allmänhet vara misslyckandet med prekliniska djurmodeller att förutsäga klinisk effekt och säkerhet", skriver de.
Pound och Ritskes-Hoitinga citerar ett särskilt gripande exempel från 2006, trots att prekliniska studier visade att det experimentella läkemedlet TGN1412 var säkert, fick deltagarna i en fas I-studie allvarliga livshotande reaktioner.
Andra ser värde i djurmodeller men rekommenderar försiktighet när man väljer en modell och tolkar studieresultat.
Dr. Vootele Voikar, från Helsingfors universitet i Finland, använder möss i sin neuro-beteendeforskning.
I en nyligen publicerad artikel som han publicerade tillsammans med sin kollega Johanna Åhlgren i tidskriften Labdjur, Dr. Voikar visade att genetiskt relaterade understammar från möss från skillnadsleverantörer visade signifikanta skillnader i deras grundläggande beteendeprofil.
När jag frågade Dr. Voikar hur relevanta djurmodeller är för människors hälsa sa han till mig att "några av de grundläggande reglerna, när man använder djur i grundforskning, är att undvika antropomorfisering och att ta hänsyn till artspecifika skillnader lika mycket som möjligt."
"Med noggrann utformning av experimenten, förståelse av giltighetsfrågorna på olika nivåer och lämplig kritisk tolkning av resultaten kan relevansen och viss tillit uppnås."
Dr. Vootele Voikar
Mindre "hype", mer "objektiv diskussion"
Jag frågade Dr Voikar om han tycker att journalister ofta tolkar eller felaktigt förklarar vad forskare publicerar när de skriver nyheter. Han satsar på forskare.
"Jag tror att det största problemet är med forskare och deras pressmeddelanden - hur de säljer data och resultat, hur starka [bevisen] de är i förhållande till någon förödande sjukdom, löften som ännu inte finns där, även om de bygger på deras intressanta och viktiga men ofta preliminära resultat, ”förklarade han.
”Vanligtvis betyder det att mer forskning behöver göras för att ta reda på om resultaten är reproducerbara och tillämpliga på de andra förhållandena. Vård eller behandling blir inte tillgänglig över natten, tyvärr, i [de flesta] fall. Men (över) försäljning behövs ofta för att locka nya bidrag till forskningen. ”
Dr. Vootele Voikar
Han förespråkar "tvärvetenskaplig dialog mellan klinik och grundläggande, prekliniskt arbete - alltför ofta har biologer som studerar sjukdomsmodeller mycket begränsad kunskap om respektive kliniska tillstånd och spektrum för differentiell diagnos."
När jag frågade honom vad han trodde att nyhetsbutiker kunde göra för att förbättra hur de kommunicerar vetenskapliga nyheter som inkluderar studier på djur, föreslog han följande:
"För att vara kritisk, undvik hype, fråga och presentera olika åsikter för att främja objektiv diskussion, [och] överväga tillämplighet och generalisering av resultaten - för det behövs specialiserade vetenskapliga författare."
Även om debatten om den kliniska relevansen av djurmodeller fortsätter och entusiastiska forskare och icke-forskare både gläder sig åt att retweeta rubriker med texten "IN MICE" dagligen, tror jag bestämt att många forskare använder djur för att modellera mänskliga sjukdomar med hopp. för att förbättra vår hälsa.
Längs vägen bär alla inblandade parter - inklusive forskarna som väljer modellen, de ledande forskarna som övervakar tolkningen och kommunikationen av resultaten, pressansvariga och nyhetsbyråerna - ett ansvarsnivå.
Det är alltid viktigt med tydlig kommunikation om relevansen hos en djurmodell och sannolikheten för att resultaten påverkar människors hälsa.
