Olika metoder

Provrör, datormodeller och kemiska tester

Här får du veta mer om vilka olika typer av djurfria metoder som finns och hur de kan användas för att ersätta djurförsök. Du får också lära dig lite terminologi. Har du hört begreppen in vitro, in vivo, in silico och in chemico tidigare? Det är begrepp som forskare ofta använder för att beskriva grupper av djurfria metoder och står för cellmodeller, försök på levande individer, datormodeller och kemiska tester.

Här berättar vi mer om de olika metoderna och ger exempel på hur de används.

Cellmodeller i provrör – in vitro

In vitro betyder ”i glas” och avser ”provrörsförsök”, ofta forskning med odlade celler. Tidigare skedde odlingen i glasflaskor, men numera används nästan alltid skålar, rör, plattor, flaskor och andra odlingskärl i plast. Cellerna kan även odlas i 3D, t.ex. hängande i en vätskedroppe eller på olika ställningar, membran och liknande, för att bättre efterlikna strukturen i en levande kropp.

Det som odlas kan vara antingen en typ av celler i taget, eller flera olika typer av celler som tillsammans utgör en modell av en mänsklig vävnad. Även hela organ kan hållas vid liv i provrör och användas i forskning. Tidigare odlades celler ofta i botten av en cellodlingsskål eller i en vätska, i ett odlingsskåp. Med moderna metoder odlas de även i bioreaktorer, som efterliknar människokroppen bättre.

En av de mest lovande utvecklingarna är organ-på-chip, som innebär att odla miniversioner av organeller, organliknande cellmodeller med flera olika celltyper, i olika fördjupningar på ett chip (en liten platta). Dessa kan förses med vätskeflöden för att efterlikna hur näring tillförs och avfall transporteras bort i en levande kropp, och förses med avläsningsutrustning som läser av vad som händer i cellodellen. De olika chipen kan dessutom kopplas ihop för att bilda mini-organsystem. På sikt kanske en mini-version av en människokropp kan finnas tillgänglig för forskning och för att testa t.ex. effekter av läkemedel. Kanske blir det i modellsystem som påminner om lego, där varje vävnads/organtyp finns på ett egen ”block” som sedan sätts ihop i de kombinationer som är mest lämpligt i varje forskningsprojekt eller test.

In vitro-metoder används bl.a. i forskning, för att testa kemikalier och för att odla upp biologiska ämnen (t.ex. vacciner och insulin). Celler, vävnad och organ kan komma från människor, t.ex. i samband med operationer. det finns också cellinjer som odlats upp från enstaka celler som tagits från människor eller djur för många decennier sedan. De har ofta omvandlats till cancerceller, som till skillnad från ”friska” celler har evigt liv och kan fortsätta att dela sig i oändlighet. Cellerna som odlas på labb, särskilt cancerceller, får även andra ändrade egenskaper jämfört med motsvarande celler i kroppen. Ibland gör det inget, när de egenskaper som forskarna vill studera fortfarande finns kvar. I andra modeller genmodifieras de odlade cellerna för att få önskade egenskaper. På så vis kan t.ex. lättodlade cancerceller förändras för att få egenskaper som mer liknar vad som händer i en levande kropp, och som gör dem mer relevanta i forskning.

Med nya tekniker går det även att få celler från t.ex. en enkel (och helt ofarlig) hudbiopsi eller ett blodprov att gå tillbaka till ursprungsstadiet, stamceller, och därefter få dem att utvecklas till de celltyper man behöver i forskningen. Det kallas iPSC-teknik (inducerade pluripotenta stamceller) och är ett utmärkt sätt att dels studera skillnader mellan friska och patienter med en viss sjukdom, dels att ta fram cellmodeller för en viss sjukdom för att använda i forskning.

Nytt är också möjligheten att skriva ut cellmodeller eller t.o.m. hela vävnader i 3D med hjälp av biobläckskrivare där celler blandats med ett särskilt bläck.

Datormodeller – in silico

In silico betyder ”i kisel”, dvs i datorchips, och avser användning av datormodeller eller -simulering. Datorer används bland annat i utbildning, där studenter får öva operationstekniker eller se effekterna av läkemedel i olika typer av avancerade simuleringsmodeller. Virtual reality-modeller är en annan datorbaserad teknik som används bl.a. för att träna operationer.

Inom läkemedelsindustrin har datormodeller ersatt enorma mängder djurförsök i den tidiga läkemedelsutvecklingen, där man söker efter lämpliga substanser i stora databaser över ämnen med känd molekylstrukturen. Sedan används matematiska modeller för analys av samband mellan struktur och aktivitet, d.v.s. man kopplar biologiska aktiviteter och effekter (positiva eller negativa sådana) till olika molekylära strukturer. Sådana modeller kallas SAR (Struktur-aktivitets relationships) och QSAR (Quantitative Structure-activity relationships). Motsvarande modeller används också som hjälp vid bedömningen av risker med olika kemikalier.

Inom forskningen görs allt mer avancerade virtuella modeller av mänskliga organ och biologiska system, för att använda både i undervisning och forskning. Systembiologi är ett område där dator används för att att analysera och knyta ihop information från olika experiment och kunskap från undersökning av personer med olika sjukdomar. Med systembiologi kan enorma mängder data sorteras och användas för att hitta mönster och förutsäga vad som händer i biologiska system när olika parametrar förändras (t.ex. när man tillför läkemedel).

Flera svenska forskare arbetar med att skapa virtuella modeller av olika organ, och deltar även i internationella projekt för att skapa virtuella modeller av hjärtat, hjärnan och andra organ. Kanske kommer det på sikt att finnas en hel virtuell människa – kanske till och med individualiserade modeller som representerar enskilda patienter, som det går att testa olika behandlingsmetoder på.

Datorer och Artificiell Intelligens, AI, används också för att snabbt och effektivt analysera stora mängder data från experiment och patientprover. AI kan hitta mönster och samband som kan leda till nya behandlingsmetoder och även visa på risker med kemikalier.

Kemiska metoder – in chemico

In chemico står för kemiska analysmetoder. Visste du att ända fram till 1960-talet så kunde man lämna in urinprov på apotek för graviditetstester som utfördes på kaniner och andra djur? Efter injektion av provet avlivades djuren och graviditet diagnostiserades genom att se om äggledaren var svullen. Idag görs samma prov genom att kissa på en sticka, som innehåller en kemisk analysmetod som snabbt och enkelt kan visa om kvinnan är gravid. Liknande tekniker för diagnos och analys av patientprover används flitigt inom sjukvården och har ersatt många tidigare djurförsök som gjordes för att ställa diagnoser.

Nyligen godkändes en helt ny metod att testa om kemikalier riskerar att orsaka allergier. Genom att testa i provrör om ämnet binder till proteiner kan risken för allergi utvärderas. Metoden är inte heltäckande, men kan bidra till att många av dagens allergitester på marsvin och möss kan ersättas, särskilt om det kombineras med cellbaserade (in vitro) tester som visar vad som händer i cellen vid exponering.

Ett annat användningsområde är för att analysera det exakta innehållet i biologiska mediciner, som kan variera i styrka och även behöver testas för att se till att de inte innehåller några orenheter eller smittor. Detta har ersatt många djurförsök som tidigare gjordes för att undersöka koncentration och renhet vid tillverkningen av mediciner som vacciner och insulin.

Forskning på människor – in vivo

In vivo betyder ”i det levande” och när man pratar om in vivo-metoder så betyder för det mesta djurförsök. Men även försök på frivilliga människor är in vivo-försök. Tester av olika konsumentprodukter, t.ex. dermatologiska tester av hudkrämer, är vanliga, men även alla nya läkemedel testas på en liten grupp frivilliga, friska försökspersoner innan större studier görs. Även i medicinsk forskning och för att lära sig mer om människokroppen används människor. Vartefter tekniken och provtagningsmetoderna förbättrats och fler ofarliga studier kan ske på människor, blir sådan forskning på frivilliga försökspersoner allt vanligare. Kraven på säkerhet är dock mycket höga. Försöken får normalt inte ske om det kan innebära bestående men, och de måste godkännas av human-etiska kommittéer. Försökspersonen måste få information om eventuella risker och har alltid rätt att avbryta försöket.

I vissa typer av forskningsstudier på människa krävs att djurförsök har gjorts först för att bedöma riskerna, men att sedan använda människor istället för fler försöksdjur sparar många djurliv och ger ofta mer relevanta resultat. En stor fördel är ju att informationen man får fram är har direkt relevans för kunskap om människor, vilket inte djurstudierna alltid har. Vartefter utvecklingen framskrider och det visas att kunskapen från inledande studier på celler och i datormodeller är tillförlitliga för att bedöma säkerheten, bör kraven på kompletterande djurstudier kunna minskas.

Exempel på undersökningsmetoder som används inom forskning om t.ex. olika sjukdomar och behandlingsmetoder är olika kameratekniker (t.ex. PET-kamera, magnetkamera och andra skanningstekniker) för att se exakt vad som händer i människor, både för att testa läkemedel och i andra sammanhang. Det förekommer också att mikroskopiska mängder av nya läkemedelssubstanser testas med s.k. mikrodialysteknik, där testerna görs för att se vad som händer både i den mänskliga vävnaden och med läkemedelssubstansen när de sprutas in i kroppen. Det sker i så låga koncentrationer att bedömningen är att det inte kan innebära några risker, samtidigt som det ger värdefull kunskap om huruvida ämnen kommer att fungera som läkemedel.

Det sker även mycket forskning parallellt med behandling av olika sjukdomar, och i den frivilliga screeningen för olika sjukdomar. Till exempel görs analyser av DNA som kombineras med resultat från mammografiundersökningar, för att undersöka om det går att förutsäga olika individers risk för bröstcancer.

Senast uppdaterad: 24 maj 2021

Stöd oss!