Module Border
 
© JvWS 2004
jvws@jvws.org
 

3R – VÄHEMMÄN, INHIMILLISEMMIN TAI KOKONAAN KORVATEN

Riitta Salmi
 
Käsite 3R on lyönyt itsensä vahvasti läpi Suomenkin koe-eläintoiminnassa viime vuosikymmenellä. Itse 3R-periaate on kuitenkin vanhaa perua; sen esittivät herrat Russell ja Burch jo vuonna 1959 kirjassaan "The Principles of Humane Experimental Technique". Lyhyesti ilmaistuna 3R:llä tarkoitetaan periaatetta soveltaa tutkimuksessa inhimillisiä koetekniikoita, joita ovat eläinkokeiden korvaaminen (replacement), vähentäminen (reduction) ja inhimillistäminen (refinement).

Eläinsuojelunäkökulmasta tärkein 3R:stä on eläinkokeiden ja koe-eläinkäytön korvaaminen kokonaan. Niin kauan kuin korvaavaa vaihtoehtoa ei vielä ole, on tärkeää estää eläimiä kokemasta kipua, tuskaa ja stressiä sekä selviytyä kokeesta mahdollisimman pienellä eläinmäärällä. Eläinmäärä voidaan minimoida suunnittelemalla koe huolellisesti tilastotieteen asiantuntijaa apuna käyttäen ja valitsemalla eläimet oikein. Tuloksiin on voitava luottaa, jotta koetta ei jouduta turhaan toistamaan, mutta liikaa eläimiä ei pidä myöskään käyttää vain varmuuden vuoksi.

Inhimillistäminen eli refinement ymmärretään nykyään laajasti niin, että siihen sisältyy, paitsi eläimelle vähiten kivuliaiden koetekniikoiden valinta, myös eläinten arkipäivän kohentaminen esimerkiksi virikkeitä ja liikuntamahdollisuuksia tarjoamalla. Erityisen tärkeää eläinten jokapäiväisestä hyvinvoinnista huolehtiminen on silloin, kun eläimet joutuvat viettämään koe-eläintiloissa vuosikausia.

Eläinkokeiden vaihtoehdoista ja korvaavista menetelmistä puhutaan yleensä samana asiana, ja niin tehdään tässäkin. Vaihtoehdot-sanaa käytetään myös yläotsikkona 3R:lle, jolloin vaihtoehtoihin siis luetaan vähentäminen ja inhimillistäminen korvaavien menetelmien lisäksi. Tämän ei pidä antaa sekoittaa. On syytä käyttää ilmaisuja eläinkokeiden vaihtoehdot tai koe-eläinkäytön vaihtoehdot, kun tarkoitetaan vain menetelmiä, joilla voidaan suoranaisesti tai välillisesti korvata eläinkokeita tai koe-eläinten käyttöä, erotuksena kahdesta muusta R:stä.

Käytännössä 3R-menetelmät menevät usein päällekkäin, ja joissakin tutkimusprojekteissa voidaan soveltaa kaikkia kolmea. Ei myöskään ole olemassa mitään selkeästi rajattavaa menetelmien kokonaisuutta, jota voitaisiin kutsua nimellä eläinkokeiden vaihtoehdot tai korvaavat menetelmät. Useat niistä menetelmistä, joita voidaan käyttää vaihtoehtona, on alun perin kehitetty ennen kaikkea tutkimuksen tarpeisiin. Vain tietyissä yksittäistapauksissa menetelmää on ruvettu kehittämään nimenomaan vaihtoehdoksi eläinkokeelle. Tällainen suuntaus on viime aikoina ilahduttavasti voimistunut etenkin toksikologiassa. Joka tapauksessa on ja tulee olemaan harvinaista, että tietty eläinkoe pystytään korvaamaan yhdellä ainoalla vaihtoehtoisella menetelmällä.

Soluista on moneksi

Menestyksellisimmin eläinkokeiden vaihtoehtoja on löytynyt kudosviljely- eli in vitro -tekniikoiden kehittymisen myötä. In vitro tarkoittaa sananmukaisesti "lasissa", eli sillä viitataan elävien solujen kasvattamiseen koeputkessa elimistöstä eristettyinä. Kudosviljelyn voittokulku ei valitettavasti ole yhtä tehokkaasti vähentänyt koe-eläinten käyttöä kuin eläinkokeita, sillä eläimiä tapetaan runsaasti kudosten saamiseksi. Eläinkudoksen tarvetta voidaan ratkaisevasti vähentää siirtymällä käyttämään tutkimuksessa ihmiskudoksia, kuten on yhä enemmän tapahtumassa.

Kudosviljelymenetelmiä voidaan käyttää rajattoman monilla tavoilla tutkimuksessa, testauksessa ja biologisten materiaalien (vasta-aineet, rokotteet, lääkeproteiinit) tuottamisessa. Viljelyyn voidaan ottaa soluja, solun osia, kudosta tai kokonainen elin. Myös hedelmöitetyn kananmunan alkion ja alkiokalvojen käyttö voidaan lukea in vitro -tekniikaksi. Tuoreet solut säilyvät hengissä vain rajoitetun ajan, minkä takia syöpäsolut ja alkiosolut ovat tutkimukselle varsin arvokkaita - ne kun jatkavat jakautumistaan tarvittaessa ikuisesti. Kuolemattomista soluista tehdään ns. solulinjoja, joita on saatavana kaupallisesti lukuisia erilaisia.

Seuraavassa on esimerkkejä suomalaisesta perustutkimuksesta, jossa in vitro -tekniikoita käytetään eläinkokeita korvaavasti: Aivojen ohjelmoidun solukuoleman ja epilepsian aiheuttamien soluvaurioiden mekanismia selvitetään aivoleikeviljelyllä sen sijasta, että vammautettaisiin elävien eläinten aivoja. Geenin poistoa eli geenin toiminnan sammuttamista tutkitaan kehittämällä poistogeenisiä solulinjoja muuntogeenisten eläinten sijasta. Ihmisen hampaiston sairauksia selvitellään menetelmällä, joka perustuu potilaiden suusta hoidon yhteydessä irrotetun (ylijäämä)kudoksen käyttöön.

Dramaattisinta eläinkokeiden väheneminen on ollut toksikologiassa, syöpätutkimuksessa ja virustutkimuksessa. Yhdysvaltain kansallinen syöpäinstituutti käytti vielä 80-luvulla noin miljoona hiirtä vuodessa uusien syöpälääkkeiden etsintään. Tulokset olivat erittäin huonot, sillä hiirten syöpään tehonneista lääkkeistä vain muutamat toimivat myös ihmisellä. Tulokset paranivat välittömästi, kun hiiret ymmärrettiin korvata ihmisen syöpäsoluviljelmillä.

Rokotteet ja vasta-aineet - valopilkkuja ja murheenkryynejä

Virustautien tutkimisessa soluviljelyn keksiminen merkitsi aikanaan huomattavaa vähennystä käytettyjen eläinten määrässä ja kärsimyksessä. Ennen kaikkea rokotteiden tuotannossa solulinjojen käyttöönotto on vähentänyt eläinkokeet murto-osaan entisestään. Myös uusien rokotteiden kehittämisessä ja jo markkinoilla olevien laadunvalvonnassa eläinkokeita on saatu suhteellisesti vähennettyä. Samanaikaisesti rokotetutkimus on kuitenkin lisääntynyt niin, että siinä käytetty kokonaiseläinmäärä lienee jopa kasvanut. Kaikessa infektiotauteja, rokotteita ja vasta-aineita koskevassa tutkimuksessa korostuu inhimillisten koetekniikoiden valinta, sillä kokeista jopa neljäsosan arvioidaan aiheuttavan huomattavaa kärsimystä ja korvaavia menetelmiä on rajoitetusti.

Poliorokotteen tarina tarjoaa oivan esimerkin vaihtoehtojen käyttöönoton hitaudesta. Jo 20-luvulla todettiin virusten lisääntyvän eristetyssä kudoksessa, mutta vasta vuonna 1949 osoitettiin, että polio-virusta voidaan kasvattaa soluviljelmässä. Havainto palkittiin Nobel-palkinnolla. Valitettavasti apinoiden munuaisia tarvittiin edelleen huomattavia määriä rokotteen tuottamiseen, ja apinoita on tarkoitusta varten tapettu eurooppalaisen lääkeyhtiön toimesta ainakin 90-luvulle saakka. Kuitenkin rokotetta on jo vuosikymmenet osattu tuottaa solulinjoilla ilman eläinten tappamista. Euroopassa lainsäädäntö vaatii käyttämään eläinkokeelle vaihtoehtoa aina kun sellainen on, mutta tällaisessa tapauksessa pykälää ei voida soveltaa, sillä kyseessä on "vain" eläinten tappaminen, ei eläinkoe.

Tärkeä inhimillinen edistysaskel on otettu, kun ns. monoklonaalisia vasta-aineita on opittu tuottamaan solureaktoreilla. Kyseisiä vasta-aineita tarvitaan mm. sairauksien diagnosointiin ja tutkimukseen. Ne tuotettiin aiemmin ruiskuttamalla vasta-aineita tuottavat solut lisääntymään eläinten vatsaonteloon. Kertynyttä tulehdusnestettä vasta-aineineen valutettiin talteen jopa useita kertoja samasta eläimestä. Kyseinen ascites-menetelmä on eläimille erittäin tuskallinen. Nyt monoklonaalisia vasta-aineita kyetään tuottamaan soluviljelymenetelmillä, eikä ascites-menetelmän käyttöön ole tarvetta kuin äärimmäisen harvoissa poikkeustilanteissa.

Tilanne on vaikeampi ns. polyklonaalisten vasta-aineiden kanssa, joita tuotetaan perinteisesti mm. kanien veressä. Näitä vasta-aineita ei ole yrityksistä huolimatta pystytty tuottamaan riittävän hyvin soluviljelyllä, ja niiden käyttöä ollaan kasvattamassa mm. geenimuunnettujen elintarvikkeiden testauksessa. Monia polyklonaalisia vasta-aineita on kuitenkin mahdollista tuottaa kananmunissa, mikä on nisäkkäiden käyttöä inhimillisempää.

Biologian, kemian ja fysiikan liitolla tuloksiin

Kudosviljelyn ohella eläinkokeita voidaan korvata käyttämällä kokeissa ja testeissä kipua tuntemattomia eliöitä: mikrobeja, hiivasoluja, kasveja ja alkeellisia selkärangattomia eläimiä. Vanhimmassa hyväksytyistä vaihtoehtoisista testausmenetelmistä, ns. Amesin testissä, bakteereja käytetään hyväksi mutaatioita aiheuttavien kemikaalien etsimisessä.

Silloin kun selkärankainen eläin korvataan selkärangattomalla, jonka kivuntunnosta ei ole varmuutta, ollaan ehkä jo lähempänä refinement-menetelmää kuin korvaavaa menetelmää. Huomionarvoinen esimerkki on pyrogeenisyyden eli kuumetta nostavien epäpuhtauksien etsiminen lääkevalmisteista, kuten infuusionesteistä. Pyrogeenitesteihin käytettiin ennen runsaasti kaneja, mutta nyt valmiste-erän vaarattomuus voidaan todeta molukkiravun "veren", hemolymfan avulla (LAL-testi) tai ihmisen kokoveritestillä.

Oma sarjansa vaihtoehtoja ovat fysikaalis-kemialliset menetelmät. Varsinkin rokotteiden tehon ja turvallisuuden testauksessa erilaiset analyysimenetelmät ovat yhdessä soluviljelymenetelmien kanssa onnistuneesti korvanneet eläimillä tehtäviä kokeita. Jokainen rokote-erä on testattava erikseen, ja eläinkokeiden vähentäminen onnistuu jo sillä, että rokotetta voidaan tuottaa kerralla suurempi erä. Mikäli erä on hyvin tyypitetty ja mahdollisimman puhdas myrkyistä, sen testaamisessa ei välttämättä tarvita eläinkokeita. Tehon kannalta olennaiset ainesosat voidaan todeta esim. ELISA-analyysimenetelmällä. Vaarallisia aineita voidaan etsiä mm. korkean erottelukyvyn omaavalla nestekromatografialla. Hormonien, kuten insuliini- ja kasvuhormonierien, testauksessa eläinkokeet on voitu korvata kokonaan.

Tietokone mallina ihmisestä ja eläimestä

Tietokone on eläinkokeiden vaihtoehtoja kehitettäessäkin tärkeä apuväline. Sillä voidaan ensinnäkin varastoida suunnattomat määrät tietoa, jolloin turhat päällekkäiskokeet saadaan vähenemään. Olemassa olevan tiedon pohjalta tietokoneella pystytään luomaan malleja, joita voidaan käyttää lääkkeiden suunnittelussa, kemikaalien myrkyllisyyden arvioinnissa, opetuksessa ja perustutkimuksessa.

Vaikka tietokone ei periaatteessa kykene luomaan uutta tietoa, se pystyy yhdistelemään käytössään olevia tietoja tavalla, joka vastaa uuden tiedon hankkimista. Erityisen paljon toiveita on asetettu SAR-malleihin (structure-activity-relationship), joissa lähdetään siitä, että aineen biologinen aktiivisuus on suhteessa sen molekyylirakenteeseen. Näillä erittäin monimutkaisilla malleilla voidaan seuloa esiin lupaavia uusia lääkeaineita, eikä tarvitse suorittaa entiseen tapaan hakuammuntaa eläinkokeilla. Kemikaalien myrkyllisyyden arviointiin on rakenne-aktiivisuus -mallintamisella kehitetty useita erilaisia tietokoneohjelmia, joiden luotettavuutta pystytään jatkuvasti lisäämään tiedon kertyessä.

Opetuksessa tehtävien eläinkokeiden korvaajina tietokoneet ovat ylivoimaisia. Niillä voidaan luoda ohjelmia, jotka tarkasti toistavat esimerkiksi ihmiselimistön fysiologisia tai farmakologisia tapahtumia, ja joilla voidaan tehdä loputtomiin erilaisia "kokeita" ja "lääkinnällisiä toimenpiteitä".

Simulointiohjelmien lisäksi opetuksessa voidaan käyttää videoita, mekaanisia malleja, fysikaalisia laitteita sekä tutkimuksessa käytettyjä ja muita kuolleita eläimiä. Opiskelijat voidaan myös laittaa tekemään vaarattomia kokeita itsellään. Näitä menetelmiä käyttämällä tarve tehdä eläinkokeita opetuksessa poistuu kokonaan. Ainoa poikkeus on harjoittelu, jonka tarkoituksena on eläinkoetekniikoiden opettaminen tuleville koe-eläintutkijoille. Tällöinkin käytännön harjoittelun viime vaihe voidaan järjestää osana tutkimusta, jolloin yhtäkään eläintä ei tarvitse uhrata pelkästään opetukseen.

Kudosluovutus - lahja elämälle ja eläimille

Eläinkokeista suurin ja tärkeimpänä pidetty osa tähtää siihen, että saadaan tietoa ihmisen elimistöstä ja löydetään parannuskeinoja hänen sairauksiinsa. Tästä seuraa loogisesti se, että tärkein vaihtoehto eläinkokeille on ihmisen itsensä tutkiminen. Nykyaikainen tiede tarjoaa tähän rajattomasti mahdollisuuksia, jotka ovat myös eettisesti hyväksyttäviä.

Käytettäessä in vitro -tutkimuksissa ihmisen soluja ovat tulokset luotettavammin ihmiseen sovellettavissa kuin eläinsoluja käytettäessä. Ihmisen kudoksia voidaan irrottaa elävistä ihmisistä leikkauksien yhteydessä ja vainajista, mikäli nämä ovat eläessään antaneet luvan solujensa käyttöön tutkimuksessa tai mikäli omaiset antavat luvan. Erityisen arvokkaita tutkimukselle olisivat ihmisen maksa-, hermo-, alkio- ja sikiösolut, mutta erityisesti sikiösoluja ei eettisistä syistä juuri edes pyritä saamaan tutkimukseen. Kuitenkin sikiöille tehdään ruumiinavauksia keskenmenotapauksissa ja sikiösolujen käytöstä kudosviljelyssä olisi odotettavissa suurta hyötyä mm. vauvaa odottaville tai suunnitteleville perheille.

Juliana von Wendtin Säätiö on ottanut käyttöön kudosluovutuskortin, jolla pyritään helpottamaan ihmiskudoksen saantia tutkimukseen. Itse kukin voi kortin allekirjoittamalla ja pitämällä sitä aina mukana antaa luvan kudostensa tutkimuskäyttöön. Kortti toimii samalla elintenluovutustestamenttina.

Varhaisimmiksi eläinkokeiden vaihtoehdoiksi voidaan itse asiassa ajatella ihmisvainajien anatominen tutkiminen, jota suoritettiin jo ennen ajanlaskumme alkua. Vastaavasti elintapojen ja -olosuhteiden yhteys sairauksien syntyyn on ymmärretty jo satoja vuosia sitten, mistä on ollut apua ennen kaikkea tiettyjen syöpien ehkäisyssä. Tämä myöhemmin epidemiologiaksi nimetty tieteenala antaa nykyään arvokasta tietoa sairauksien synnystä ja ennaltaehkäisystä.

Eläinmalleista paras - ihminen

Sairauksien hoidon yhteydessä tehtävät tutkimukset auttavat sairauden mekanismin selvittämisessä ja diagnoosi- sekä hoitomenetelmien kehittämisessä. Silloin kun kyse on lakisääteisestä tutkimuksesta, kuten lääkekehittelyn viimeisistä kliinisistä vaiheista, ei potilailla tehtävä tutkimus korvaa eläinkokeita. Muissa tapauksissa potilastutkimuksella on suuret mahdollisuudet vähentää eläinkokeiden tarvetta. Vastaavasti eläinsairauksia ja niiden uusia hoitokeinoja voidaan tutkia eläinpotilailla, jolloin voidaan omistajan suostumuksella ottaa hieman suurempia riskejä kuin ihmisillä vastaavissa tapauksissa.

Nykypäivän lääketieteellä on käytössään tehokkaita laitteita sairauksien diagnosointiin. Monet näistä, esimerkiksi aivojen kuvantamiseen käytetyt tomografia ja NMR-tekniikka, ovat korvaamattomia myös tutkimuksessa. Niiden avulla on saatu tietoa mm. Parkinsonin taudista ja muista aivosairauksista suoraan potilaita tutkimalla. Mikäli tutkimuksiin voidaan yhdistää potilaan luvalla vielä kuoleman jälkeinen ruumiinavaus, tietomäärä kasvaa entisestään. Erityisen tärkeitä aivojen kuvantamistekniikat ovat korvattaessa apinoilla tehtäviä kokeita. Apinoita käytetään rokotetutkimuksen ohella eniten tutkittaessa aivojen toimintaa ja sairauksia.

Vapaaehtoiset terveet koehenkilöt ovat potilaiden lailla tärkeä voimavara tutkimuksessa. Heitä voidaan käyttää tutkittaessa elimistön perustoimintoja, verrokkiryhmänä potilaista koostuvalle tutkimusryhmälle ja vaikkapa testattaessa uutta kosmetiikkatuotetta. Englannissa Oxfordin aivotutkimuskeskuksessa on meneillään tutkimus, jossa kipuaistimuksesta vastaavia aivoalueita etsitään fNMR-kuvantamisella käyttämällä vapaaehtoisia koehenkilöitä. Samalla selvitetään kipulääkkeiden vaikutusmekanismeja ja etsitään uusia kipulääkkeitä.

Vaikeimmin korvattavissa eläinkokeista ovat ne, joissa selvitellään elimistön monimutkaisia vuorovaikutuksia. Käyttämällä eettisesti vapaaehtoisia ihmisiä ja eläinpotilaita koekaniineina voidaan tämäkin ongelma ratkaista. Tekniikat edistyvät huikeaa vauhtia, ja eri keinoja yhdistämällä meillä on käsiemme ulottuvilla mahdollisuudet päästä täydellisesti eroon eläinkokeista. Kysymys on vain siitä, mitä todella tahdotaan.

 

Lähteet: FRAME News, May 1999. NCA Newsletter 12, March 2002. Russell, W.M.S. & Burch, R. L. The principles of Humane Experimental Technique. London 1959. Target 2000, Reducing animal experiments by 50%. Proceedings of a Conference 14.-15.4. 1997, Brussels. www.drhadwentrust.org.uk

   Login