Alternativa metoder

Djurförsök

Simuleringar

Datormodeller

Utvecklingen av datortekniken har väckt stora förhoppningar om att man ska kunna minska och förfina försök på djur.

Med matematiska modeller, datormodeller, kan olika tillstånd och sjukdomar animeras och visualiseras. Modellerna kan användas i utbildning och för att förstå hur kroppen fungerar långt ner på molekylnivå.

Inom läkemedelsutveckling kan datormodeller användas för att söka efter ämnen med önskade egenskaper, till exempel hur de binder till celler eller tas upp över tarmen. Det kan vara ett sätt att sålla bort molekyler som är mindre lämpliga innan man går vidare till studier på celler eller djur.

Med datorns hjälp kan man också söka samband mellan kemikaliers molekylstruktur och risk för att en kemikalie ska vara giftig.

Tyvärr kan simuleringar inte helt ersätta djurförsök. Kroppen är ett komplext system där många celler, organ och molekyler samverkar. Det är svårt att få in hela komplexiteten genom datorsimuleringar.

Hur användbara modellerna kan bli beror också på hur mycket data som ligger till grund för simuleringen och vilken kvalitet dessa data har. De data som används i simuleringar kommer från gamla djurtester, forskning på celler och studier på människor.

Modell för transport av läkemedel

En virtuell levercell, uppbyggd av datormodeller, som förutsäger hur olika substanser samspelar och som därigenom minskar behovet av djurförsök. Det kan bli resultatet av forskning på Uppsala universitet.

– Vi utvecklar både cellbaserade modeller och datormodeller för att få en bild av hur läkemedel konkurrerar med varandra eller kroppsegna ämnen om samma transportvägar in eller ut ur kroppens celler, säger Per Artursson, professor i läkemedelsformulering vid institutionen för farmaci vid Uppsala universitet.

Per Arturssons forskargrupp forskar om människokroppens så kallade transportproteiner.

– Våra metoder gör det möjligt att upptäcka brister hos läkemedelskandidater på ett tidigt stadium vilket innebär att betydligt färre av dem behöver testas på djur. Dessutom ger modellerna svar som inte går att få från djurförsök eftersom transportproteinerna i människor och djur skiljer sig åt, säger han.

Modifierade celler
Transportproteinerna sitter i cellmembranet och spelar en viktig roll för hur olika ämnen tar sig in och ut ur cellen. Bland flera hundra mänskliga proteiner som styr intransport och knappt 50 som styr uttransport har forskargruppen valt att koncentrera sig på ett tiotal som bedöms vara viktiga för läkemedelstransport i levern.

– Vi modifierar celler så att cellmembranet i princip endast innehåller en variant av dessa transportproteiner. Sedan tillsätter vi ett ämne eller ett läkemedel som vi vet använder proteinet samt ytterligare en substans med okänd transportväg för att se om de konkurrerar, säger han.

Om två läkemedel tävlar om upptag i levern via ett och samma transportprotein kan det innebära att läkemedelskoncentrationen i blodet inte sjunker lika snabbt som då bara ett av dem finns närvarande. Och om två ämnen konkurrerar om samma väg ut ur levern kan det resulterar i skadliga ansamlingar i levercellerna.

Datormodeller simulerar interaktioner
Forskarna vill vidareutveckla de cellbaserade modellerna och automatisera dem för att snabbt kunna få reda på vilka av hundratals substanser som samspelar med ett visst transportprotein och kanske därmed även med varandra. Forskarna bygger också datormodeller som ska kunna förutsäga hur olika substanser samspelar endast utifrån kunskap om deras molekylstruktur.

”Ett slutmål är att skapa en virtuell levercell”

-Ett slutmål är att skapa en virtuell levercell genom att kombinera datormodellerna för de olika transportproteinerna, säger Per Artursson.

Teknikplattform ska hjälpa andra forskare

Forskargruppen har bildat en teknikplattform för att hjälpa andra forskare i landet som behöver få svar på vad som händer med en substans i kroppen och här är transportmodellerna en ny del av en bred panel med befintliga analysmodeller för metabolism, toxicitet, med mera.

– Redan i dag finns flera kliniska exempel på transportproteinernas betydelse vid läkemedelsanvändning och fler upptäcks hela tiden. Intresset för denna proteinfamilj växer både hos forskare, läkemedelsbolag och läkemedelsmyndigheter, säger han.

Forskning på icke-däggdjur

Vissa djurförsök på däggdjur kan ersättas med försök på djur med mindre komplext nervsystem, till exempel insekter. Många människor tycker att det är lättare att acceptera försök på till exempel bananflugor, zebrafiskar och rundmaskar än på däggdjur. Det finns fler fördelar. De här djuren är billigare och lättare att sköta än däggdjur. De förökar sig också rikligare och mycket snabbare. Det har gjort dem populära, till exempel för genetiska studier.

Zebrafisk – ger kunskap om ögat

Experiment på zebrafiskar kan ge viktiga ledtrådar till hur vi fungerar. Genom att slå på och av enskilda gener hos ett fiskembryo kan forskarna se vad som förändras i utvecklingsprocessen, och sedan pröva om den kunskapen kan tillämpas på människor. På det här viset har man till exempel kunnat kartlägga hur ögats näthinna blir till. Zebrafisken har visat vilka gener det är som styr utvecklingen av stavar och tappar i våra ögon.

Bananfluga – för genforskning

Bananflugor har länge använts i forskningssyfte och det har utvecklats många avancerade genetiska verktyg som kan användas för att förstå biologiska processer. Det finns likheter mellan flugorna och människor, till exempel när det handlar om hur proteiner veckas och hur celler tar hand om felaktiga proteiner. Cellskada och celldöd är andra generella frågor. I bananfluga kan forskare ändra på gener på ett sätt som är omöjligt i organismer med mer komplext nervsystem, bland annat av etiska skäl.

Maskar – visar hur celler arbetar ihop

Rundmasken C. elegans är ett flercelligt djur, men ändå relativt enkelt. Dessutom är den genomskinlig, vilket gör det lätt att se vad som händer i den. Masken är omkring en millimeter lång och har 859 celler. Av dessa är 302 celler olika slags nervceller. Det begränsade antalet celler och det faktum att man kartlagt hela arvsanlaget hos masken gör det ganska lätt att se hur olika celler och funktioner arbetar ihop. Det gör man genom att döda en cell i taget och se vad som händer.

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