Tegenwoordig heb je tal van instrumenten die ons darmsysteem wonderlijk goed kunnen nabootsen. Toch blijven we grijpen naar proefdieren voor gastro-intestinaal onderzoek. Zullen deze ooit overbodig worden?
2021, middenin mijn thesis jaar, een gesprekje met de prof. Of ik zou willen doctoreren? Graag! Of ik daarbij met muizen zou willen werken? Even slikken.
Ik eet vegetarisch, vermijd cosmetica die op dieren getest zijn en koop geen kledij gemaakt uit dierlijke materialen. Met proefdieren werken stelde mij voor een moeilijke ethische keuze. Nu, vier jaar later, blik ik graag terug op die keuze, en reflecteer ik over het proefdier gebruik.
De 3’ren
“Reduce”, “Refine” en “Replace” — in het Nederlands verminderen, verfijnen en vervangen — vormen samen de heilige graal van het proefdieronderzoek. Deze 3 R’en zijn al jaren het kompas voor wetenschappers én beleidsmakers, en hebben intussen geleid tot grote vooruitgang, zowel op regulatoir vlak als in de ontwikkeling van alternatieven voor dierproeven.
Op beleidsniveau is de lat stevig hoger gelegd: elke studie die dieren wil gebruiken, moet eerst door een strenge ethische commissie, waar onderzoekers moeten aantonen dat hun experiment echt noodzakelijk is, dat de dieren zich in zo’n comfortabel mogelijke situatie bevinden en dat het aantal nodige dieren zorgvuldig en wetenschappelijk is bepaald. Over dat laatste bestaat soms een misverstand: minder dieren is niet altijd beter. Het ideale aantal dieren is namelijk het aantal dat nodig is om een statistisch betrouwbaar verschil tussen de testgroep en de controlegroep te kunnen zien. Gebruik je er te weinig, dan kun je geen conclusies trekken en dan worden de dieren, paradoxaal genoeg, juist verspild. Dit onderstreept hoe belangrijk het is om studies methodologisch correct te ontwerpen.
Parallel daaraan heeft de wetenschap een indrukwekkend arsenaal aan darm alternatieven uitgebouwd. Denk bijvoorbeeld aan het SHIME-model, een uitgebreide laboratoriumopstelling met kolven en buizen die samen verschillende delen van ons darmkanaal nabootsen. Daarnaast vinden we de gut-on-a-chip: een miniatuurversie van een darmsegment, die verbazingwekkend nauwkeurig de darmwand, slijmlaag, vloeistofstromen en zelfs de peristaltiek simuleert.
Schaalvoordeel
Hoewel deze alternatieven waardevolle voorlopige inzichten opleveren, missen ze één cruciaal element: schaal. Zowel in tijd als in ruimte schieten de huidige modellen tekort.
In termen van tijdsduur kan zelfs het meest geavanceerde model een darminfectie slechts tot maximaal vijf dagen nabootsen, waardoor het bestuderen van chronische infecties onmogelijk blijft. Wat ruimtelijke schaal betreft, kunnen we wel de interacties tussen verschillende darmcellen onderzoeken, maar kruisinteracties met andere lichaamscellen – zoals lever- of pancreascellen – blijven buiten bereik. Ons lichaam functioneert als één samenhangend systeem waarin organen continu met elkaar in wisselwerking staan. Door deze beperkingen missen we dus belangrijke biologische interacties die essentieel zijn voor een volledig begrip van ziekteprocessen. Afhankelijk van je onderzoeksvraag, kan een in vitro model mogelijks geen compleet antwoord bieden.
In mijn eigen onderzoek liep ik precies tegen dat probleem aan. Ik wilde beter begrijpen hoe Salmonella zich door het lichaam verplaatst en daar infecties veroorzaakt. Salmonella reist tussen de darm en onderliggende organen als de lever en milt, en wekt onderweg een ingewikkeld samenspel van immuunreacties op, dat in sommige gevallen zelfs kan uitmonden in chronische infecties. Hoewel ik mijn project begon in een eenvoudiger modelsysteem, merkte ik al snel dat de ruimtelijke en temporele schaal van mijn onderzoeksvragen simpelweg te groot was voor die aanpak. Uiteindelijk ben ik daarom overgestapt op een muismodel en daar ontdekte ik de cruciale interacties die ik zocht.
Eerlijkheid troef!
Om te bepalen of het diermodel nodig is, heb ik één gouden tip: wees eerlijk met jezelf. Wees eerlijk over de werkelijke staat van je onderzoek, de sterkte van je eerste resultaten, de beschikbaarheid van alternatieven en het belang van je onderzoeksvraag. Voor je de stap zet naar diermodellen, is het verstandig om eerst te valideren in een geavanceerd in vitro model. Zijn de resultaten daar overtuigend, dan kun je verdergaan naar een eenvoudig diermodel en daarna, indien nodig, naar een complexer model.
Wanneer in vitro systemen de complexiteit van de onderzoeksvraag niet voldoende kunnen nabootsen, kan het aangewezen zijn om sneller naar een diermodel over te stappen. Het draait allemaal om het zorgvuldig afwegen van wat écht nodig is om betrouwbare wetenschap te doen, zonder onnodig dieren in te zetten.
Roze toekomst?
Met de opkomst van artificiële intelligentie (AI) zijn de mogelijkheden enorm toegenomen. 3D-modellen, tissue engineering en machine-learningtechnieken maken het al mogelijk om gegevens efficiënter, nauwkeuriger en grootschaliger te verzamelen en te analyseren. Deze innovaties versnellen het onderzoek en openen deuren die enkele jaren geleden nog gesloten waren. Toch zijn we, ondanks de indrukwekkende vooruitgang, voorlopig nog niet in staat om volledig zonder proefdieren te werken. Ook de meest geavanceerde technieken missen de complexiteit en volledigheid van een diermodel.
Wat de toekomst brengt, blijft spannend; misschien komen we ooit wel op het punt dat proefdieronderzoek overbodig wordt.
