Vad är djurförsök?

Djurförsök
Här kan du läsa om djurförsök. Hur djuren tas om hand, vilka djur som används och vilka som utför djurförsök.

Metoder och modeller

Medicinska studier ger forskare svar

Medicinska studier svarar på frågor om kroppens funktion, läkemedels effekter och kemikaliers giftighet.

En stor del djurförsök ingår i medicinsk grundforskning, för att undersöka hur djur, organ, celler, hormoner och signalvägar i kroppen ser ut och fungerar. Forskare undersöker till exempel vilka delar av hjärnan som är involverade i en viss fysiologisk funktion eller sjukdom. Eller hur njuren arbetar för att kontrollera salthalten i blodet. Kunskap om djurens fysiologi, det vill säga hur olika delar i en kropp samverkar och hur enskilda organ styr olika processer, kan sedan överföras på människan.

Medicinska försök går också ofta ut på att utsätta djuren för olika ämnen, till exempel kemikalier eller läkemedel, för att avgöra om de är säkra eller effektiva för människan.

Effektstudier – hur kroppen påverkas
När läkemedel utvecklas undersöker forskare om substansen har den effekt man önskar. Detta görs till exempel genom att mäta olika värden som blodtryck och blodsocker, smärtbeteende eller vilka enzym som påverkas. Man tar fram information om hur substansen bryts ner och om nedbrytningsprodukterna också har effekter eller bieffekter. Det är viktigt att ta reda på vilka organ som påverkas och hur läkemedlet förflyttas till dem och i övriga kroppen.

Dosstudier – vilken mängd läkemedel
Med dosstudier försöker forskarna förstå vilka doser som kan vara lämpliga för att läkemedlet ska ge effekt men inte biverkningar. Det kallas dosresponsstudier. Med dessa studier tar man reda på vilken dos man ska använda i sina vidare djurstudier. Några frågor som besvaras är: Vilken maximal koncentration i blodet får man vid en viss dos? Vilken är läkemedlets halveringstid i blodet? Hur lång tid tar det innan koncentrationerna i blodet sjunker? Vid vilken dos får man bäst effekt på de parametrar som man mäter på i sin djurmodell?

När läkemedlet sedan tas till människa får man göra en ny dosresponsstudie för människa.

Toxikologi – ämnens giftighet
Djur används i stor utsträckning för att studera olika ämnens giftighet, så kallad toxikologi. Det gäller både läkemedel och kemikalier. Enligt EU:s kemikalielagstiftning REACH ska till exempel kemikalier som tillverkas i en viss mängd, eller som kan förväntas vara farliga, testas för sin giftighet.

Det går ofta att få en uppfattning om akuta giftighetsreaktioner genom att studera olika organ som hjärta, lungor, njurar, mage och tarmar eller hur gener påverkas. Genom att ge djur upprepade doser av ett läkemedel eller en kemikalie under en längre period kan man också ta reda på mer om långtidseffekterna, till exempel om det kan ge upphov till cancer.

Myndigheterna kräver att ett nytt läkemedel testas på två olika djurslag innan man ger det till människa. Det ena ska vara en gnagare som råtta eller mus medan det andra djurslaget ska vara en icke-gnagare som hund eller apa. Genom att testa på olika djurslag med olika fysiologi och genuppsättning ökar chanserna att upptäcka ett problem med en ny substans innan man ger det till människa.

Sömnmedel gav fosterskador

Det är också viktigt att veta om ett nytt läkemedel kan vara skadligt för gravida kvinnor och deras foster. Nya substanser testas därför på dräktiga djur och med djurförsök försöker forskarna också ta reda på om läkemedel går över från mamma till foster.

I början av 1960-talet inträffade neurosedynkatastrofen i Sverige och Europa. Neurosedyn marknadsfördes som ett sömnmedel, lämpligt för gravida. Men kvinnorna som fick läkemedlet födde sedan barn som var missbildade eller dog. Neurosedynkatastrofen fick stor betydelse genom att den ledde till en förstärkt biverknings- och läkemedelskontroll där djurförsök har en viktig funktion.

Transgen teknik för studier av hjärnans utveckling

Karin Forsberg Nilsson, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi vid Uppsala universitet, är en av dem som dagligen använder den transgena tekniken.

– Min forskargrupp studerar nervsystemets utveckling och här har tekniken för att kunna odla embryonala stamceller, de som sedan kan användas för att skapa knockout-möss, varit ett fullständigt ovärderligt verktyg, säger hon.

Forskargruppen är intresserad av nervsystemets utveckling av främst två anledningar. Å ena sidan för att förstå hur hjärnan hos däggdjur byggs upp under embryonalutvecklingen och vad stamceller kan göra i den vuxna hjärnan. Å andra sidan för att förstå hur stamceller i nervsystemet kan vara inblandade i uppkomst av hjärntumörer.

Från stamcell till tumör
En fjärdedel av alla cancerformer som drabbar barn är just hjärntumörer. Även om överlevnaden har förbättrats för en stor del av de allvarligaste formerna är det fortfarande många patienter som inte klarar sig. Andra riskerar allvarliga behandlingsskador. En hypotes är att dessa tumörer härstammar från hjärnans stamceller.

– Nervstamceller och tumörceller har väldigt mycket gemensamt; de är omogna, mycket snabbväxande och extremt rörliga. Därför är det viktigt att försöka förstå hur en stamcell regleras normalt och var det har gått fel när en tumörcell bildas, säger Karin Forsberg Nilsson.

Långlivade cellodlingar
Tekniken för att odla embryonala stamceller ger inte bara forskargruppen insikt i hur stamcellerna utvecklas, vilket är grunden för att förstå uppkomsten av tumörer. Den gör det även möjligt att ta fram cellodlingar som kan överleva i laboratoriet under lång tid.

”Tekniken innebär bland annat att det går åt färre försöksdjur eftersom vi inte behöver odla fram nya stamceller från musembryon hela tiden.”

Siktar på bättre behandling
Målet med forskningen är att identifiera gener, eller processer som styr hur generna används, som är av betydelse i utvecklingen från stamcell till tumörcell.

– Sådan information skulle göra det möjligt att hitta bättre läkemedel och metoder för behandling och diagnos av hjärntumörer, säger Karin Forsberg Nilsson.

Tekniken gav nobelpris

För knappt tjugo år sedan föddes den första knockoutmusen – ett försöksdjur med en gen utslagen tack vare en ny teknik. Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2007 gick till vetenskapsmännen bakom upptäckterna.

– Teknikerna som uppmärksammas i detta Nobelpris har fullständigt revolutionerat möjligheten att studera geners funktion i däggdjur, säger Karin Forsberg Nilsson, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi vid Uppsala universitet.

Så skapas knockoutmöss
För att skapa knockoutmöss krävs embryonala stamceller vars arvsmassa innehåller en gen som har förändrats – inaktiverats – på konstgjord väg. Det första steget mot en knockoutmus är därför att byta ut en i förväg utvald gen hos stamceller från musembryon mot den konstgjorda genen.

Därefter sprutas de genförändrade stamcellerna in i nya musembryon, som sätts in i surrogatmammor. Efter knappt tre veckor föds ungar som efter vidare avel ger upphov till möss med den förändrade genen i samtliga DNA-innehållande celler. Ungefär tio möss behövs för att skapa en knockoutmus.

Hur gjorde man tidigare?
Innan det var möjligt att skapa genförändrade möss fick forskarna förlita sig på spontant uppkomna mutationer hos försöksdjuren.

– Från 1950-talet fram till 1980-talets mitt upptäcktes en del spontana mutationer som orsakade sjukdomar. Men forskningen var oerhört ineffektiv och det gick åt många försöksdjur, säger Karin Forsberg Nilsson.

Stort utbyte mellan forskare
Med den nya tekniken har hittills ungefär hälften av musens dryga 20 000 gener slagits ut, vilket har resulterat i mer än 500 modeller för mänskliga sjukdomar. Med hjälp av databaser säkerställer forskarna att man inte tar fram djur med samma egenskaper mer än en gång. Detta för att undvika dubbelt arbete och onödig försöksdjursanvändning.

– Det sker ett väldigt stort utbyte av möss mellan världens forskare, ofta i form av nedfrysta embryon, berättar Karin Forsberg Nilsson.

Olika tekniker kombineras

Men knockout är inte den enda teknik som används för att förändra arvsmassan hos möss. En annan metod går ut på att tillsätta syntetiska gener direkt till ett befruktat musägg, istället för till stamceller. Detta ger möss med en eller flera extra gener – inte en inaktiverad gen, som i fallet med knockoutmössen.

– Det senaste är att kombinera de två teknikerna. Resultatet blir något som kallas för konditionella knockoutmöss, där forskarna har möjlighet att styra över när och i vilka celler den genetiska förändringen ska inträffa, säger Karin Forsberg Nilsson.

Djur som modell för sjukdom

En bra sjukdomsmodell ska vara så lik den mänskliga sjukdomen som möjligt. Det menar Rikard Holmdahl som själv har tagit fram flera modeller.

Den vanligaste modellen för forskning om multipel skleros, MS, innebär att ryggmärgsproteiner blandas med tuberkelbakterier och mineralolja och sprutas in i tassarna på råttor eller möss. Det sätter igång immunförsvaret och gör djuren sjuka. Men Rikard Holmdahl, professor i medicinsk inflammationsforskning vid Karolinska institutet, menar att den här modellen är problematisk. Djuren får nämligen inte bara MS utan även en sjukdom som liknar människans ledgångsreumatism, artrit.

– Det är dåligt för djuren eftersom de blir så sjuka. Det blir dessutom dålig forskning. För att få bra resultat måste modellen likna människans sjukdom så mycket som möjligt. Om vi ska studera MS vill vi inte att djuren ska ha symptom på artrit och om vi ska studera artrit får inte djuren samtidigt ha MS, säger han.

För att komma ifrån detta har han och hans kolleger därför tagit fram nya modeller både för MS och artrit. Med den nya metoden för att framkalla MS sprutar forskaren olja och proteiner i rygghuden istället för i en tass och någon tillsats av tuberkelbakterier behövs ofta inte. Då slipper djuren artrit.

– Idag har den här modellen blivit standard för MS på råtta.

Bättre för djuren
Adjuvansmodellen är en modell för artrit. I den används en mix av mineralolja och tuberkelbakterier, dock utan ryggmärgsprotein. För att få fram en ny modell för artrit undersökte Rikard Holmdahl ett stort antal oljor. Han såg att en viss olja, pristanolja, fungerade bättre än den som användes i adjuvansmodellen.

En fördel med den nya artritmodellen är att djuren får en kronisk sjukdom som enbart drabbar lederna och som liknar reumatoid artrit. Adjuvansmodellen, däremot, framkallar en svår akut variant av artrit som drabbar hela kroppen och som inte är så lik den mänskliga sjukdomen.

– Ur djurskyddssynpunkt har vi gjort ett stort bidrag eftersom adjuvansmodellen länge har varit den vanligaste modellen för artrit. Nu försöker vi få världen att använda vår modell istället.

Rikard Holmdahl fortsätter:

– En kronisk sjukdom ger dem i och för sig samma lidande som människor får av artrit, men djurförsöken ger oss mycket mer användbar information på det sättet. Hos människor är det ju den kroniska fasen vi ser och det är den vi måste studera för att hitta lösningen på sjukdomen.

Modeller för de flesta sjukdomar

Med djurmodeller för sjukdom går det att få fram information om sjukdomsprocesser och nya behandlingar. Men studierna innebär ibland att djuren måste bli mer eller mindre sjuka.

Ibland utvecklar djur samma sjukdomar som människor och de kan då användas som modeller i forskning om mänsklig sjukdom. Men de flesta sjukdomsmodeller som finns idag har bara något eller några enstaka symptom gemensamt med människans sjukdom. Det är inte heller så vanligt att djuren har utvecklat symptomen spontant.

Det finns olika sätt att göra djur sjuka. Det går till exempel att framkalla diabetes hos råttor och möss genom att spruta in ett ämne som slår ut insulinproduktionen hos djuren. Med hjälp av kirurgi kan forskare gå in och snörpa åt en nerv. Då kan djuret användas som modell för nervsmärta.

Avspeglar komplexitet
Det går att få fram mycket information med hjälp av sjukdomsmodeller, men inte tillräckligt för att säkert kunna säga hur det ser ut hos människor. Sjukdomsmodeller som ligger nära människans sjukdomar är väldigt värdefulla eftersom de ofta avspeglar ett komplext tillstånd med många symptom.

– Men om man ska använda en sådan modell måste man vara mycket noga med att väga djurens eventuella lidande mot den information man kan erhålla, och i förväg bestämma hur pass sjuka man kan låta djuren bli. De flesta djurmodeller används för att studera avgränsade symptom, och då blir djuren sällan riktigt sjuka, säger Klas Abelson, assistant professor i försöksdjursvetenskap vid Köpenhamns universitet.

Problemet är då istället att det kan krävas ett större antal djur för att få en helhetsbild av sjukdomen.

Vissa sjukdomar svårare
Idag finns det modeller för de flesta sjukdomar.

– Men det är svårt att få fram bra modeller för vissa sjukdomar. För att studera psykiatriska sjukdomar hos djur måste man till exempel kunna tolka deras beteende vilket ofta är mycket svårt.

Det kommer också nya modeller hela tiden. Många av de moderna modellerna bygger på genteknik där man antingen slår ut eller sätter in gener hos djuren. Sådana modeller används bland annat för att studera immunförsvar och cancer. Forskare tittar även på barriärer mellan djurslag.

Apor används ofta i studier av infektionssjukdomar eftersom de svarar på till exempel virus på ett sätt som liknar människans. Vi vill hellre använda mus som försöksdjur, men de har ett annat immunsystem och reagerar inte så ofta på virus eller bakterier som gör människor sjuka.

Nu försöker man ta fram sådana modeller som fungerar på gnagare.

En modell för smärta

Bildteknik

MR-kamera för djurstudier

Avbildningsteknik kan minska behovet av försöksdjur. Färre djur behöver användas när djurens inre undersöks utan att kroppen skadas. Utrustningen liknar den som används för att undersöka människor, men är i mindre skala.

– Om man vill titta till exempel på hur en tumör utvecklas, kan man följa ett djur hela tiden, istället för att det krävs en serie av djur för att se hur tumören utvecklas, säger Freddy Ståhlberg, som är professor och chef för Lunds universitets Bioimaging Center.

Det är ett av flera laboratorier som har teknik och utrustning för att ta bilder av både människors och djurs inre, utan att skada kroppen. Magnetresonanskameran, MR, är speciellt gjord för att passa djurstudier.

Med den kan man studera djurens inre utan att avliva det för att ta ut organ eller vävnader ur kroppen. Man kan också skapa bilder av hur kroppen fungerar och till exempel se blodflöden, på samma sätt som när tekniken används för människor.

– Centrat gör djurstudier för att öka kunskapen om människors sjukdomar, säger Freddy Ståhlberg.

Studerar hjärnans sjukdomar

Forskaren Deniz Kirik, gör till exempel djurstudier för att utveckla ny MR-teknik. MR-kameran utrustas med så kallad hyperpolarisation, så att en magnetiskt märkt, flytande molekyl kan injiceras i cellerna för att ge bilder av processer där. Det ökar känsligheten så att även ämnen som finns i låg koncentration kan upptäckas, som till exempel signalsubstansen dopamin.

Metoden ska så småningom användas för att undersöka hjärnan hos patienter med Parkinsons sjukdom. Vid sjukdomen dör de celler som bildar dopamin, och nervsystemet får svårare att kontrollera kroppens rörelser.

– Med tekniken kommer vi att kunna studera dopaminmetabolismen i hjärnan, hur dopamin bildas, lagras och bryts ned, säger Deniz Kirik, som är centrets biträdande chef.

Mindre apparat

Utrustningen som används för djurstudier ser ut som den som används för människor, fast den är mindre. Öppningen som objektet skickas in i är anpassad till storleken på det djur som ska undersökas.

I en MR-kamera för människa är den 60-70 centimeter. I apparater för små djur bara 20-30 centimeter. Bilderna får högre upplösning om detektorn är nära det föremål som ska studeras.

– Det krävs högre magnetisk fältstyrka för att få detaljrika bilder av hög kvalitet av så små saker som till exempel en mushjärna och det är tekniskt enklare att skapa i en mindre apparat, säger Freddy Ståhlberg.

Utrustningen kompletteras med en positronemissionstomograf (PET) och en enfotonemissionstomograf (SPECT) som bägge använder radioaktiv strålning för att skapa bilden. Båda utrustningarna ska kombineras med datortomografi (CT) för att den molekylära och funktionella information som ges ska kunna kombineras med anatomisk information.

Sverige jobbade tidigt med bilddiagnostik

Liknande utrustning finns på flera medicinska fakulteter i Sverige.

Inom veterinärmedicin finns en lång tradition av bilddiagnostik i Sverige. Här etablerades på 1950- talet en av världens första professurer i veterinärmedicinsk radiologi (läran om strålning inom veterinärmedicin). Idag är bilddiagnostiska kliniken vid Universitetsdjursjukhuset i Uppsala en av de största i Europa.

PET – spårar ämnen i kroppen

PET är en teknik som bland annat gör det möjligt att spåra var läkemedel och andra ämnen tar vägen i kroppen. Tekniken kan till exempel användas för att studera cancer eller för att utveckla läkemedel.

Vid PET, positronemissionstomografi, fästs ett radioaktivt spårämne vid en substans eller ett läkemedel som man vill studera. Detta sprutas sedan in i djuret. När djuret har sövts skickas det in i en PET-kamera som är en slags röntgenapparat. När undersökningen är klar får djuret oftast vakna igen. Stråldosen är liten och det radioaktiva ämnet försvinner snabbt ur kroppen.

Här syns ett exempel på en PET-bild från mus. Huvudet är uppåt i bilden. Djuret har fått en radioaktivt märkt spårsubstans och den röda färgen visar var i kroppen som de största mängderna av ämnet finns. Det är i njurarna och i en tumör på högra skuldran. Den diffusa gröna färgen visar att ämnet även finns i resten av kroppen, men i mycket lägre koncentration.

Lämplig teknik för läkemedelsutveckling

Genom att spåra och fotografera inuti kroppen på det här sättet går det snabbt att se om ett visst ämne binder till de organ som man vill påverka. Tekniken är därför mycket användbar vid läkemedelsutveckling. Genom att använda substanser som man i förväg vet binder till vissa celler går det också att använda tekniken för att diagnostisera, till exempel en tumör.

PET används också på människor.

Tracing

Molecular tracing är en metod som kan användas för att undersöka var i kroppen nervceller finns och hur de kommunicerar med varandra.

Kunskapen är viktig för att förstå nervernas och hjärnans funktion och för att få mer information om många sjukdomsprocesser.

Nervceller har en eller flera små utskott som tar emot nervsignaler, en cellkärna i mitten samt ett längre utskott, en axon, som skickar ut nervsignalerna till kroppen eller andra delar av hjärnan.

Bild av hjärnan

Tracing innebär att ett ämne injiceras i djuret. Ämnet måste gå att spåra på något sätt, till exempel med radioaktivitet.

Sedan väntar man, kanske några dagar, medan ämnet förflyttar sig i nervbanan.

Efter avlivning spåras ämnet upp i olika delar av hjärnan. Det är möjligt att se hur det förflyttat sig i nervbanan och därmed dra slutsatser om hur nerverna är placerade och utsträckta i hjärnan.

Autoradiografi

Undersöka hjärnan

Autoradiografi är en metod som kan användas för att undersöka hjärnan. Med hjälp av denna teknik går det till exempel att undersöka hur celldelning eller tillverkning av proteiner går till. Ett vanligt användningsområde är att studera var i hjärnan ett läkemedel verkar.

Så går försöket till

Ett försök kan till exempel gå till så här: En råtta får ett läkemedel som är märkt med en låg dos av radioaktivitet. Efter en tid avlivas djuret och hjärnan delas upp i tunna skivor eller snitt. Ett sådant snitt kan se ut som på den här bilden. Cellerna eller vävnadssnitten som innehåller radioaktiva ämnen täcks med fotografisk film och får vila i mörker. De radioaktiva ämnena strålar på filmen. När filmen sedan framkallas blir det mörka partier där de radioaktiva ämnena finns och det är alltså i de områdena i hjärnan som läkemedlet har haft sin effekt.

Vilket ställe i hjärnan?

Här syns vävnad från tre olika djur. Ett har fått läkemedel som inte verkar alls i hjärnan, det blir vitt. Ett har fått läkemedel som delvis verkar i hjärnan, det blir grått. Det tredje har fått ett läkemedel som har stor effekt i de här delarna av hjärnan, då blir det mycket mörkt.

Tycker du att den här texten var hjälpsam och besvarade din fråga?