Alternativen zu Tierversuchen

Ein auf menschlichem Blut basierender Test, um das Vorhandensein pyrogener Substanzen zu eruieren

Pyrogene sind Substanzen mikrobischen Ursprungs, die Fieber auslösen. Sie stammen von lebenden oder toten Bakterien, Viren oder Pilzen und können somit sogar in einem sterilen Umfeld auftreten. Eine Verunreinigung von Lösungen oder parenteralem Material(1) durch solche Substanzen kann beim Patienten Entzündungen, die zu einem Anstieg der Körpertemperatur führen, oder schwerwiegendere Reaktionen (einen Schock, eine disseminierte intravaskuläre Gerinnung – diese entspricht einer „verstreuten Blutgerinnung innerhalb der Blutgefässe“ – oder eine unzureichende Organfunktion) auslösen und in Extremfällen sogar zum Tod führen. Die Hersteller von Lösungen und parenteralem Material sind deshalb verpflichtet, Kontrollen durchzuführen, bevor sie einen Posten freigeben.

Im Jahr 1940 wurde eine Pyrogentest genannte Methode entwickelt, die immer noch angewandt wird. Das Verfahren besteht darin, die Testsubstanz einem Kaninchen zu verabreichen und die Entwicklung seiner Körpertemperatur zu messen. Nebst der Tatsache, dass diese Methode eine grosse Anzahl Tiere erfordert, weist sie verschiedene Schwächen auf, welche die Qualität der erhaltenen Resultate negativ beeinflussen.

Die strenge Haltung des Kaninchens und das Injektionsverfahren können eine Hyperthermie (Anstieg der Körpertemperatur) auslösen, die auf Stress zurückzuführen ist, und so positiv verfälschte Resultate bewirken. Ruhigstellung und mangelnde Bewegung können hingegen zu einer Hypothermie (Rückgang der Körpertemperatur) und infolgedessen zu negativ verfälschten Resultaten führen.

Zur Analyse der Pyrogene dient ein zweiter 1964 entwickelter Test, der als Limulus-Amoebozyten-Test (LAL) bezeichnet wird. Dieser beruht auf der Verwendung von Hämolymphen(2) des Pfeilschwanzkrebses (Limulus polyphemus). Um die für diese Methode erforderliche Hämolymphe zu extrahieren, werden die Krebse an Stränden gesammelt. Ihre Hämolymphe wird punktiert und die Tiere werden ins Meer zurückgeworfen. Zehn bis zwanzig Prozent überleben die Prozedur nicht. Der LAL-Test ermöglicht es auch nur, eine gewisse Kategorie von Pyrogenen zu ermitteln, so dass sein Anwendungsbereich sehr eingeschränkt ist.

Laut den Schätzungen wurden vor der Validierung von Zelltests durch das ECVAM und das ICCVAM jedes Jahr 500'000 Kaninchen verwendet.

Um ein System zu entwickeln, das zuverlässige Resultate liefert, sich für jegliche Arten von Testmaterial eignet (Flüssigkeiten: Impfstoff, injizierbare Proteine, Dialyseflüssigkeiten; medizinisches Material: Bluttaschen, Injektionsspritzen, chirurgische Handschuhe; Luft usw.) und es ermöglicht, pyrogene Tests und den LAL zu ersetzen, entwickelten die Forscher, ein spezielles Verfahren. Dieses beruht auf der Verwendung von menschlichem Blut und dem Kontakt mit der Substanz, die es zu kontrollieren gilt. Wenn Pyrogene vorhanden sind, produzieren die Monozyten(3) des Blutes so genannte Zytokine(4), die dosiert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge der Pryogene zu ermitteln, die in der Testsubstanz vorhanden sind. Dank der Methode lassen sich die Pyrogene auf zuverlässigere und besser reproduzierbare Weise ermitteln als bei Tierversuchen. Die Methode wurde 2006 vom European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM) und 2008 von seinem amerikanischen Pendant – dem ICCVAM – validiert. Im März 2009 wurde sie von der Europäischen Pharmakopöe(5) und im April 2009 von der Food and Drug Administration (FDA) bewilligt. Sie eignet sich somit bestens, um den Pyrogentest an Kaninchen sowie den LAL-Test zu ersetzen.

Christel Forré

Artikel aus der Ausgabe Nr. 26, 4/2009, S. 265-277 der Zeitschrift ALTEX

(1) Parenterales Material: Material, das auf einem anderen Weg als dem Verdauungstrakt in den Organismus eingeführt wird. Dies kann auf intravenösem, intramuskulärem oder subkutanem Weg erfolgen.
(2) Hämolymphe: Körperflüssigkeit der Arthropoden (Insekten, Spinnen, Krustetiere), die dem Blut entspricht
(3) Monozyten: grosse weisse Blutkörperchen, die zu Makrophagen werden können. Diese haben die Funktion, Fremdkörper im Organismus zu beseitigen. 
(4) Zytokyne: von gewissen Zellen im Immunsystem produzierte Substanz, die auf andere Zellen des gleichen Systems wirkt, um deren Aktivität und Funktion zu regulieren
 (5) Pharmakopöe: offizielle nationale Sammlung von Medikamenten, die über deren Herstellung, Zusammensetzung und Wirkung informiert. Die Europäische Pharmakopöe stellt eine Einrichtung des Europarates dar. Sie verfolgt das Ziel, die nationalen Gesetzgebungen zur Herstellung und Verbreitung sowie zum Vertrieb von Medikamenten in Europa zu vereinheitlichen.