"Война против рака" началась в 1971 г., но не увенчалась успехом, хотя затраты на эксперименты с использованием животных превысили миллиард долларов в год. Нет пользы и от экспериментов на животных при изучении СПИДа. Аналогичное мнение высказано и в работе "Крысы-алкоголики" [11]. Проанализировав 3496 публикаций и 284 специальных проектов по изучению алкоголизма на животных, авторы пришли к выводу, что это работы для "самой работы", практически бесполезные для понимания и лечения алкоголизма у человека. Тем не менее, работы такие продолжаются, поглощая десятки миллионов долларов в год.
Насколько низка эффективность использования животных в тестировании лекарственных препаратов показывает тот факт, что примерно 90% новых лекарственных средств забраковываются на ранних стадиях клинических испытаний, хотя они прошли многолетние испытания на животных по специальной схеме, включающей испытания на острую и хроническую токсичность, канцерогенность мутагенность и тератогенность.
Известно много случаев, когда опыты на животных привели к неправильным выводам о безопасности препарата. Большой резонанс в мире получило так называемое дело о талидомиде, успокаивающем средстве, которое прошло испытания на животных и было рекомендовано для приема беременным женщинам. Результат был ужасен. В различных странах мира из-за приема этого препарата родилось примерно 10000 детей с дефектами конечностей. Еще в 1907 году на основании клинических наблюдений было показано канцерогенное действие асбеста, но до 1960 года это не принималось во внимание, т.к. опыты на животных не подтверждали этого действия. К концу шестидесятых годов нашего столетия накопилось много данных о связи курения с раком легких, но и на это долго не обращали внимания, поскольку опыты на лабораторных животных противоречили этим данным.
Р. Шарп [12] приводит более 100 примеров, когда ошибочные представления, что животное и человек одинаково реагируют на тестируемые вещества, были причиной ложных выводов о характере действия препарата на человека по итогам его тестирования на животном. В ряде случаев такие выводы имели печальные последствия для людей.
Причины низкой эффективности экспериментов на животных определяются биологическими различиями между человеком и экспериментальными животными. Животные могут по-разному реагировать на один и тот же лекарственный препарат. Например, морфий оказывает угнетающее действие на организм человека, крыс и собак, но возбуждает кошек, коз и лошадей, аспирин ядовит для кошек, а пенициллин для морских свинок. Различия в реакциях на токсичные вещества у животных и человека могут быть следствием различий в абсорбции, в кишечной флоре, в распределении в тканях, в метаболизме, включая биоинтоксикацию и детоксикацию. в механизмах и скорости восстановления и выделения. Все это делает проблематичным экстраполяцию результатов, полученных на животных, на человека.
Хотя и появилась устойчивая тенденция к снижению числа экспериментов на животных во всех развитых странах мира, тем не менее, масштабы таких работ еще велики. В год в мире в биомедицинских исследованиях погибает несколько десятков миллионов лабораторных животных.
Когда это возможно, то надо заменять животных другими моделями и приемами, например, культурами клеток тканей, компьютерными и биохимическими моделями, а вместо живых животных использовать изолированные органы.
Проблеме замены животных на альтернативные модели уделяется очень большое внимание [13, 14 и др.]. Альтернативные методы нашли применение в различных областях: при производстве вакцин, в вирусологии, в токсикологических исследованиях, при тестировании безопасности различных продуктов и лекарственных препаратов, в физиологических исследованиях, в санитарно-гигиенических работах. Число животных, используемых в биомедицинских экспериментах в европейских странах, непрерывно снижается. Наиболее трудно использовать альтернативы при изучении поведения животных (поведенческие тесты), в экспериментальной хирургии.
Большие успехи достигнуты в использовании культур клеток тканей (методы in vitro). Разработаны модели с использованием изолированных органов и срезов тканей.
После 1960 г. многие затруднения, встающие на пути биохимиков при использовании метода культуры клеток, были устранены в результате трех событий. Наиболее важную роль сыграл, возможно, тот факт, что промышленные компании взяли на себя поставку культуральных сред, сывороток, клеток и посуды для культивирования, что позволило выращивать клетки эпизодически или постоянно на самой различной поверхности - от менее одного квадратного сантиметра до нескольких квадратных метров. Это стало возможным только потому, что, с одной стороны, были созданы простые среды, обеспечивающие хороший рост клеток, а с другой - разработаны простые методы выделения первичных клеток, селекции клонов и хранения клеточных линий.
Список типов клеток, которые уже введены в культуру, достаточно велик. Это элементы соединительной ткани человека (фибробласты), скелетные ткани (кость и хрящи), скелетные, сердечные и гладкие мышцы, эпителиальные ткани (печень, легкие, почки и др.), клетки нервной системы, эндокринные клетки (надпочечники, гипофиз, клетки островков Лангерганса), меланоциты и различные опухолевые клетки.
Не смотря на широкую доступность альтернатив, количество используемых животных уменьшается очень медленно. Представление и последующее использование альтернатив не представляется простым по некоторым причинам:
1. Некоторые давно работающие сотрудники противостоят изменениям и нуждаются в убеждении о преимуществах использования альтернатив. Книги, лаборатории и оборудование до сих пор ориентированы на эксперименты на животных. Убеждение таких учителей в преимуществах альтернатив представляется сложным.
2. Внедрение альтернатив обычно требует первоначальных вложений времени и денег.
3. Существуют финансовые, технические и другие факторы, которые ограничивают использование альтернатив.
Сотрудники с положительным отношением к использованию альтернатив экспериментам на животных, в частности те, которые разработали их сами, обычно знают, как решать проблемы, описанные выше.
66 процентов лауреатов Нобелевской премии в области физиологии и медицины прошлого столетия использование альтернативных методик играло ключевую роль в исследовании [15]; за последние годы процент использования in vitro технологий значительно вырос [16]. В первую очередь это связано с преимуществами применения альтернатив.
В зависимости от целей, модели без животных имеют ряд преимуществ перед экспериментами на животных.
1. Работа с альтернативами исключает влияние эмоций, возникающих при взаимодействии с мертвыми или живыми животными.
2. В то время как определенный эксперимент может быть проведен лишь один раз, альтернативная модель может использоваться вновь и вновь.
3. Модель может иметь встроенную систему самооценки, позволяющую оценить степень достижения целей эксперимента.
4. Альтернативы, включающие аудиовизуальные технологии предоставляют возможность демонстрации явлений, которые обычно не наблюдается в подобном эксперименте на животном.
Не смотря на то, что создание альтернативной модели может быть дорогостоящим, ее можно использовать неоднократно. Кроме того, альтернативная модель чаще обходится дешевле приобретения большого количества животных [17].
Главное преимущество культивируемых клеток, которое полностью используется клеточными биологами, но часто игнорируется биохимиками, - это возможность прижизненного наблюдения клеток с помощью микроскопа. Существенно то, что при работе с культурами клеток в эксперименте используются здоровые клетки и что они сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента. Убедиться в этом можно, периодически тестируя культуру клеток. Более того, легко оценивать относительное содержание жизнеспособных клеток. При опытах же на целом животном состояние почек, например, можно оценить лишь в конце эксперимента, и к тому же обычно лишь качественно.
Культуры клеток представляют собой гомогенную популяцию генетически однородных клеток, растущих в постоянных условиях. Более того, исследователь может изменять эти условия в определенных пределах, что позволяет ему оценивать влияние на рост клеток самых различных факторов - рН, температуры, концентрации аминокислот, витаминов и т.п. Рост может быть оценен в течение короткого периода времени либо по увеличению числа или размера клеток, либо по включению радиоактивных предшественников в клеточную ДНК.
Более того, при работе с культурами клеток существенные результаты могут быть получены при использовании очень небольшого количества клеток. Эксперименты, требующие для выяснения того или иного вопроса использования 100 крыс или 1000 человек, могут быть с равной статистической достоверностью поставлены на 100 культурах на покровных стеклах. Если каждую клетку рассматривать как независимый объект эксперимента, то одна культура на покровном стекле даст более достоверный ответ, чем целая клиника, полная больных. Это является важным преимуществом, когда дело касается человека, и, кроме того, снимает многие этические проблемы, возникающие при необходимости использовать для эксперимента большую группу животных. В ряде случаев на конечных стадиях эксперимента все же возникает необходимость в опытах на целых животных, однако ничто не мешает при этом использовать клеточные культуры в предварительных исследованиях.