Gesundheit

VR-Herz ersetzt Tierversuche

Computersimulationen des Herzens könnten Tierversuchen ein Ende bereiten. /Bild: Fotolia
VR-Herz ersetzt Tierversuche
Catharina Kaiser

Medikamente erfordern eine besonders aufwendige Kontrolle bevor sie auf dem Markt für Endverbraucher erhältlich sind. Leider bedeutet dies, dass Jahr für Jahr Millionen Tiere zu Forschungszwecken getestet werden, um mögliche Risiken oder Nebenwirkungen erkennen und verhindern zu können. Neueste Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass Tierversuche bald ein Ende haben werden. So haben Computersimulationen des Herzens das Potenzial, die Medikamentenentwicklung zu verbessern und zeitgleich Tierversuche zu reduzieren. Bislang galten Tierversuche als die zuverlässigste Strategie zur Überprüfung neuer Medikamente, doch dies ist nicht nur teuer und zeitaufwendig, sondern vor allem moralisch verwerflich. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass einige Nebenwirkungen aufgrund der biologischen Unterschiede zwischen Mensch und Tier übersehen werden. Das macht Arzneimittelstudien besonders problematisch und die Entwicklung neuer Testmethoden umso wichtiger.

Nebenwirkungen wurden übersehen

Für die Untersuchung von Medikamenten und deren Wirkungen werden jährlich verschiedene Tierarten, einschließlich Ratten, Mäuse, Kaninchen, Meerschweinchen, Hunde und Schweine für Labortests verwendet. Dies soll letztlich sicherstellen, dass Medikamente für den Menschen ohne Risiken und Nebenwirkungen funktionieren und die gewünschte Wirkung erzielen. Da die zugrundeliegende Biologie zwischen Menschen und diesen Tierarten ähnlich ist, schien dies bislang die beste Möglichkeit zu sein. Allerdings gibt es nach wie vor Abweichungen, welche dazu beitragen können, dass einige Nebenwirkungen übersehen werden. Die Vorhersage der Risiken für Patienten ist somit auf eine Genauigkeitsrate von etwa 75% bis 85% begrenzt. Nun soll es jedoch möglich sein, Herz-Medikamente am „virtuellen Menschen“ testen zu können. Jüngste Forschungen des University of Oxford’s Department of Computer Science zeigen, dass Computermodelle menschlicher Herzzellen bei der Vorhersage unerwünschter Effekte eine höhere Genauigkeit (89-96%) als Tierversuche versprechen.

Das Herz als VR-Modell

Obwohl VR für viele Menschen ein neumodischer Begriff ist, haben einige Forscher bereits vor fast 60 Jahren damit zu experimentieren begonnen. So auch der britische Biologe Denis Noble, der bereits 1960 mit Computermodellen des Herzens arbeitete. Seither hat sich die Technologie um einiges weiterentwickelt und inzwischen kann sie auch in industrielle und klinische Umgebungen integriert werden. Durch diesen technologischen Fortschritt sind menschliche Computermodelle nun in allen erdenklichen Maßstäben erhältlich. Von einer einzigen Zelle bis hin zu einem ganzen Herzen kann nun alles dazu verwendet werden, um die Reaktionen des Herzens zu testen. Außerdem gibt es anstatt einer One-Model-Fits-All-Methode neue bevölkerungsbasierte Ansätze. Immerhin ist jeder Mensch anders und einige Medikamente können nur bei bestimmten Teile der Bevölkerung, wie Menschen mit einer spezifischen Genmutation, schädliche Nebenwirkungen haben. Genau diese Risiken könnte nun, laut einer Studie des Computational Cardiovascular Science Teams, mittels Computermodelle genau vorhergesagt und bestimmt werden, was auch die Notwendigkeit von Tierversuchen obsolet macht. Die Software names Virtual Assay bietet eine einfache Benutzeroberfläche für Microsoft Windows durch die ein virtuelles Herz auf Basis menschlicher Daten erstellt werden kann. Der gesamte Forschungsprozess wird demnach weit schneller als zuvor: Mit einem Laptop dauert es weniger als 5 Minuten um ein Medikament in einer Population von 100 menschlichen Herzzellenmodellen zu testen. Die 3D-Computermodelle fordern dagegen noch mehr Zeit und benötigt zudem noch viel Rechenleistung. So kann die Erstellung eines einzigen Herzschlags etwa 3 Stunden lang dauern. Nichtsdestotrotz sind diese Methoden weit kosteneffizienter und sicherer als vorherige Testmethoden und vor allem für Tierfreunde eine wirklich freudige Entwicklung.