Ez is az ókori görögökkel kezdődött. Vagy az egyiptomiakkal? Az igazság az, hogy nem tudjuk pontosan, mikor végezték az első állatkísérletet (persze kérdés, hogy mit fogadnánk el mai értelemben vett kísérletként), de az biztosnak látszik, hogy az első jegyzett állatkísérletező az i. e. 5. században élő Krotóni Alkmaión volt, aki a látóideg szerepére jött rá állati boncolások során. És hát persze – mint szinte mindig – az elsők közt találjuk Arisztotelészt is, akinek Az állatok keletkezéséről című műve közel két évezreden át az egyedüli használható fejlődéstani referencia maradt. Arisztotelésztől tudjuk azt is, hogy akit ebben az időben az állati fejlődés érdekelt, az szinte kizárólag csirkékkel foglalkozott, ugyanis az egyiptomi csirkekeltetőknek köszönhetően már ebben az időben is bőven állt rendelkezésre alapanyag.

A csirke domináns szerepe az embriológiában tulajdonképpen majdnem a 20. század közepéig szinte megkérdőjelezhetetlen maradt, és csak az elmúlt uszkve fél évszázad genetikai forradalmának az eredménye, hogy ma már nem a legfontosabb négy állati modell egyike – jelenlegi adatok alapján ezt a négyest most az egér, a zebrahal, a muslica és egy mikroszkopikus talajlakó féreg, a Caenorhabditis elegans alkotja. (A zebrahal hivatalos neve zebradánió, de szakmai zsargonban az angol fajnév – zebrafish – tükörfordítása az elterjedt, így én is ezt használom itt.) Mindez persze nem azt jelenti, hogy az állatkísérletek kizárólag csirkéken zajlottak volna. Sőt, amennyire kivehető a korabeli beszámolókból, a nagytestű emlősök sokáig kifejezetten népszerű kísérleti alanyok voltak. Így már a Hippokratészi Gyűjtemény i. e. 350 körül született egyes szövegeiben lelünk utalásokat arra, hogy a nyelés élettanának megértéshez sertéseket boncoltak, de Galénosz (129–216), valamint több mint egy évezreddel később Andreas Vesalius (1514–1564) is szívesen fordult kísérletei során sertésekhez és kecskékhez.

Vesalius, illetve a padovai egyetem katedráján őt követő Realdo Colombo már formálisan is megfogalmazta, hogy állatkísérletekre azért van szükség az egyetemi oktatásban, hogy az emberi anatómiára vonatkozó ismereteket szerezzenek a hallgatók, de azért ez a nézet sokáig vitatott maradt (hiszen kényelmetlenül sok hasonlóságot feltételezett a „teremtés koronájaként” tündöklő emberek valamint alantas állatok között), és majdnem a 18. századig kellett várni, hogy szinte univerzálisan is elfogadottá váljon.

Ez aztán az állatkísérletek fokozatos elterjedéséhez vezetett, ami azonban ekkor még nem járt együtt semmilyen egységes szabályozással. Ennek elsősorban ideológiai okai voltak, hiszen például az Európában etikai kérdésekben igencsak befolyásos katolikus egyház nem látta okát bármilyen szabályozásnak, arra hivatkozva, hogy Isten teljes hatalmat adott az embernek az állatvilág felett. De később a racionalitás térnyerése sem hozott változást, mert Descartes és követői az állatokat egyszerűen élő automatonoknak tartották (bête-machine), így nem merült fel a kísérletes munka korlátozásának igénye.

Önkorlátozásra azért volt példa: Galénusz ellenezte a főemlősökön végzett kísérleteket (bár ő ezt esztétikai okokra vezette vissza), míg a mikroszkópos kutatások egyik úttörőjeként ismert Robert Hooke a ma leginkább gáztörvényei miatt ismert Robert Boyle-nak címzett levelében arról írt, hogy bizonyos, kutyákon végzett kísérleteket annyira kegyetlennek tart, hogy azokat nem hajlandó megismételni. De ezeket a mai gondolkodásunkhoz közelebb álló nézeteket szinte biztos, hogy a korabeli zoológusoknak csak egy törpe kisebbsége osztotta, és az ő számuk is csak csökkent a kartezianizmus elterjedésével.

A korabeli kísérletes zoológia modelltárát évezredeken keresztül az határolta be, hogy milyen fajok voltak könnyen beszerezhetők – innen is ered a csirkén és háziállatokon végzett kísérletek elsöprő dominanciája. A helyzet a kísérletes élettan 19. századbeli elterjedésével kezdett megváltozni, amikor a nagyszámú kísérletek igényével párhuzamosan megjelenik a költséghatékonyságra való törekvés is. A kutatók olyan fajokat kezdtek gőzerővel keresni, amelyek kis helyen, könnyen tarthatók, ráadásul standardizált körülmények között.

Míg a csirke ezeknek a szempontoknak is megfelelt, a nagytestű emlősök kevésbé, így fokozatosan új kísérleti modellek jelentek meg: először, a 20. század elején a muslica, hogy majd a század második felében az egér, a zebrahal és a C. elegans csatlakozzon hozzá.

Mindegyik említett faj esetében végső soron az lett a döntő tényező, hogy a 20. század közepén, az örökítőanyag természetének megfejtése után kiderült, hogy ideális alanyai a genetikai vizsgálatoknak. Könnyen lehetett „belenyúlni” a genomjukba, akár egyszerű pontmutációk létrehozásával, akár ennél bonyolultabb beavatkozások végrehajtásával, és genomjuk viszonylag könnyen felfejthetőnek bizonyult a kétezres évek elején elindult genomszekvenálási programok során. Az első mutánsgyűjtemények és publikus genomszekvenciák aztán mágnesként kezdték vonzani a kutatókat: ahogy egyre többen dolgoztak ezekkel a fajokkal, egyre szofisztikáltabb módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel korábban elképzelhetetlen pontossággal lehetett befolyásolni és/vagy monitorozni a gének működését. Emiatt egyre több kutató kezdte ezeket a fajokat használni a munkájában, ami újabb és újabb alkalmazási területek esetében tette vonzóvá a fajokat. Hogy mennyire robbanásszerű lehet egy ilyen fejlődés, azt jól mutatja például a zebrahalas kutatások gyors felfutása: míg a nyolcvanas évek végén csak bő tucatnyi cikk jelent meg évente olyan kutatásról, amelyben ezt a fajt alkalmazták mindenféle kutatási kérdések megválaszolására (és ezzel még a top 3 legnépszerűbb halmodell közé sem fért be), 2025-ben több mint 4000 zebrahalas cikk jelent meg. Ma a zebrahal más kutatási halmodellekkel szembeni dominanciája gyakorlatilag megkérdőjelezhetetlen.

A szabály az szabály

A 19. század második felétől aztán fokozatosan megjelent a társadalmi igény is az állatkísérletek szabályozására. Az első állatvédő mozgalom az Egyesült Királyságban jött létre, és az ő eredményességüket mutatja az 1876-os Cruelty to Animals Act, amit tulajdonképpen a modern értelemben vett állatvédelem megszületésének is tekinthetünk. A kor dickensi állapotait jól mutatja, hogy ez a törvény bő évtizeddel megelőzte az 1889-es gyerekvédelmi törvényt, és azért a történetet picit árnyalja, hogy a törvényalkotás mozgatórugója nem pusztán a kísérletes élettanhoz kapcsolódó állatkísérletek miatti aggódás volt, hanem legalább ennyire motiválónak bizonyult az arisztokrácia viszolygása a plebsz gyakran véres és kegyetlen állatsportjaitól, például a kakasviadaloktól – miközben a korabeli, döntően arisztokrata állatvédők a brit arisztokrácia saját véres hobbijait, mint a rókavadászatot, már nem gondolták szabályozásra érdemesnek.)

Napjainkban az Európai Unióban – így Magyarországon is – az állatkísérletes tevékenységet elsősorban az Európai Parlament és a Tanács 2010/63/EU számú irányelve, illetve az azt pontosító, idén decembertől érvényes, 2024/1262 számú kiegészítése szabályozza. Ezek már szövegezésükben is tükrözik a mai morális aggályokat a szükségtelenül kegyetlen kísérletekkel szemben, és megkísérlik azokat összehangolni az efféle aggályokat osztó, rigorózus kísérleti megfontolásokkal is. Utóbbiak közül a legelterjedtebbek a William Russell és Rex Burch által megfogalmazott, úgynevezett „3R elvek”, amelyek annak az igénynek adnak hangot, hogy az állatkísérletek során mindig törekedni kell a helyettesítésre (replacement), a csökkentésre (reduction) és a finomításra (refinement). Magyarán ha nem feltétlenül szükséges, ne használjunk élő állatot, de ha mégis használunk, akkor csak a feltétlenül szükséges számú állatot használjuk, illetve a kísérlet (és az állatok tartása) során a lehető legjobb életminőséget biztosítsuk az állatoknak.

Ezek az elvek most már több mint egy évtizede referenciapontjai nemcsak minden állatkísérlet tervezésének, de a kísérletes állatpopulációk fenntartásának is, és talán pont ez utóbbiak révén szemléltehető leginkább a hatásuk: bár a kísérleti állatpopulációk értelemszerűen nem természetes környezetükben léteznek, az állatházak konstans körülményei, amelyeket gyakran automatizált rendszerek biztosítanak, egy olyan optimális helyzetet teremtenek, hogy maguk az állatok (bizonyos célkísérletektől eltekintve) minimális stressznek vannak kitéve. Jó példa erre maga a zebrahal is: a Természetvédelmi Világszövetség (IUCN) Vörös listájának adatai szerint ezek az állatok természetes élőhelyeiken körülbelül egy évig élnek, ezzel szemben állatházi körülmények közt az átlagos élethosszuk ennek háromszorosa, és a leghosszabb dokumentált eset közel ötszöröse. Az ideális körülmények betartása nem csak annyit jelent, hogy a kutatók a rájuk kényszerített elvárásoknak igyekeznek megfelelni, hiszen az optimalizált állatházi körülmények mind az állatok szaporítása, mind a kísérletek relevanciája szempontjából elengedhetetlenek: a stressz rengeteg élettani folyamatot befolyásol, így aki indokolatlanul stresszelt állatokkal dolgozik, annak borítékolhatóan megbízhatatlanabbak az eredményei is.

A 3R elvek elterjedésének sikerét jelzi az is, hogy a kísérletek során feláldozott állatok száma, ami az emberi tevékenységgel kapcsolatba hozható állati halálozások teljes számához képest már most is elenyésző, folyamatosan csökken. A szabályok szigorát pedig talán azzal lehet legjobban szemlélteni, hogy ha arra kérnénk engedélyt, hogy egy farkast úgy módosítsunk – pusztán esztétikai megfontolások miatt –, hogy abból egy komoly légzési nehézségekkel és reprodukciós nehézségekkel küszködő, túl nagy szemű állat legyen, mint egy francia bulldog, azt szinte borítékolhatóan visszadobná az illetékes hatóság – Magyarországon történetesen a NÉBIH.

Alternatívák vannak, de…

A 3R-ben megfogalmazott elvek törvénybe foglalását és adoptálását katalizálták, hogy az elmúlt évtizedekben megjelentek olyan alternatívák, amelyekkel bizonyos állatkísérletek részben vagy egészben kiválthatók. A legelső ilyen sikeres alternatívát a sejttenyésztési technikák jelentették: jellemzően egy flaskában növesztenek többnyire egy (vagy kevés) sejttípust, és ezeken végzik a kísérleteket. Ez nagyban megkönnyíti a sejtszintű folyamatok mélyreható vizsgálatát, hiszen elvileg ezek a sejtek korlátlanul rendelkezésünkre állnak, és ha megfelelően pátyolgatjuk őket, viszonylag egyformák is lesznek, ami fontos szempont, amikor minimalizálni akarjuk a külső faktorok hatását. Persze a diverzitás hiánya és a puszta tény, hogy ezek a sejtekből álló tenyészetek igazából csak egyetlen síkban léteznek, egyszerre limitáló tényező is lehet más kutatásokban, ahol pont arra lennénk kíváncsiak, miképp hatnak egymásra különböző típusú sejtek az egyes szerveinkre jellemző komplex, háromdimenziós struktúrákban.

Ezt orvosolandó az elmúlt két évtizedben több fontos fejlesztés is történt, amelynek köszönhetően a „lombikban nevelt” (szakzsargonban in vitro tenyésztett) sejtek egyre komplexebb kérdések megválaszolására lettek alkalmasak. Az egyik ilyen fontos áttörést a kvázi „miniszervként” is felfogható organoidok jelentik, amelyeket gyakran egy-egy konkrét szerv specifikus őssejtjeiből készítenek, és azok sokszor nemcsak a szervre jellemző különböző sejttípusokat tartalmazzák, de a szerv háromdimenziós struktúráját is lekövetik egy egyszerűsített, miniatürizált módon. A másik említést érdemlő módszer a már mérnöki tervezést és részben gépi beavatkozásokat is megkövetelő mikrofluidikai rendszerek alkalmazása, ahol egy miniatűr, de előre megszervezett komplex térszerkezetben tudjuk tenyészteni a különböző sejteket, és azokhoz tervszerűen adagolni a különböző hatóanyagokat.

Ennek a két újításnak köszönhetően most már akár a szöveti szintű folyamatokat is modellezni tudjuk, ugyanakkor a több szövettípus és szervrendszer együttes működéséből adódó, szervezeti szintű eseményeket továbbra sem. Olyan komplexebb kölcsönhatásokra lehet itt gondolni, mint akár maga a stressz is, ahol az egyik szervrendszer (az agy és különböző endokrin szervek) által kibocsátott jelek (pl. stresszhormonok) nagyon sok más szervet (szív, emésztőrendszer, kültakaró) befolyásolnak.

Ráadásul az elmúlt évek kutatásai arra is rávilágítottak, hogy például hiába tűnik vonzónak állatok helyett emberi sejtekből kialakított „miniagy” organoidokkal dolgozni, az ezen struktúrákat alkotó sejtek maguk is egy hosszas érési folyamaton mennek keresztül, ami arányos a faj élettartalmával. Vagyis időskori degeneratív betegségeket (pl. Alzheimer- vagy Parkinson-kór) nem feltétlenül triviális és nem is mindig indokolt emberi sejtekből kialakított organoidokon tanulmányozni, mert egy több évtized alatt kialakuló betegség pontos lemásolásához jó eséllyel az organoidjainkat is minimum több évig kellene fenntartanunk.

Fontos megjegyezni, hogy a jelenlegi szabályozási környezetben, ahol még komolyabban fel is merülhet, hogy emberi sejtekkel vagy organoidokkal váltsuk ki az állati kísérleteket, az emberi sejtekkel való kísérletezés súlyos költségvonzata és az ezzel járó lényegesen komplexebb adminisztráció miatt egyelőre még mindig nagyon vonzó alternatíva az állati modellekkel való munka: ezek segítségével ugyanis gyorsan és költséghatékonyan lehet szűkíteni azoknak a potenciális gyógyszermolekuláknak a számát, amelyeket aztán az emberi sejteken tesztelnek tovább.

Egyelőre kevésbé elterjedt a leginkább science fictionbe illő módszer, az úgynevezett szintetikus embriók létrehozása: három különböző, flaskákban nevelt sejtpopulációt megfelelő arányban keverve és megfelelő faktorokkal kezelve olyan sejtcsoportokat lehet létrehozni, amelyek gyakran megtévesztésig hasonlítanak egy embrióra, és ugyanúgy is viselkednek. Ez a módszer jelenleg csak egér- és emberi embriók esetében kidolgozott, és ott is csak a fejlődés bizonyos szakaszáig alkalmazzák, de már így is kényelmetlen és nehéz kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy mit tekinthetünk teljes jogú új életnek – például az emberi sejtvonalakból létrehozott „szintetikus embrió” mennyiben különbözik egy klasszikus „lombikbébitől”?

Az állatmentes kísérletek plátói ideálja a teljes egészében számítógépes szimuláción alapuló kísérlet lenne: ha egy program minden elemében képes szimulálni egy sejt, egy szövet vagy egy teljes szervezet összes molekuláris összetevőjét és konstans anyagcsereállapot-változásait, akkor arra is alkalmas lehet, hogy megjósolja, mi történik a rendszerrel, ha ahhoz bizonyos hatóanyagot adunk. Bár ez a terület tagadhatatlan forradalmon ment keresztül az utóbbi évtizedekben, nem teljesen függetlenül a szofisztikált gépi tanuláson és mesterséges intelligencián alapuló rendszerek elterjedésétől, egy minden részletre kiterjedő, akárcsak sejtszintű szimuláció még nincs elérhető közelségben. Ennek összetett okai vannak, de talán a legfontosabb, hogy jelenlegi ismereteink igencsak végesek. Például az emberi genomban kódolt durván húszezer fehérjét kódoló gén közül csak alig ezer esetében tudunk pontos funkciót rendelni a génhez, ráadásul ezek esetében sem mindig teljesen megbízhatóak az eredményeink. Márpedig az információk hiánya (vagy az irodalomból még nem kiszűrt hibás információk) nagyon éles határokat szabnak a jelenlegi eredményekkel betanított gépi modellek képességeinek. Nem véletlen, hogy a hype és lelkesedés ellenére igazából csak bizonyos toxicitási tesztek működnek megbízhatóan ilyen rendszerekben.

De, és ez egy fontos de: természetesen ezek az új metodológiák eljuthatnak egyszer arra a szintre, hogy valóban fölöslegessé teszik az állatkísérleteket. Talán a legjobb példa egy hasonló metodológiai forradalomra az embrionális őssejtek helyettesítése indukált pluripotens őssejtekkel. Előbbiek, ahogy nevük is sugallja, valódi embriók felhasználásával készültek, ami emberi sejtvonalak esetében komoly etikai vitákat eredményezett. Ezzel szemben az indukált őssejtvonalakat felnőtt páciensek sejtjeinek visszaprogramozásával hozzák létre. Ez a visszaprogramozás kezdetben borzasztó alacsony hatásfokú volt, és az így kialakított őssejtvonalak nem pont úgy működtek, mint az embrionális őssejtek. Idővel a folyamat hatékonysága is nőtt, és a két sejttípus közötti különbségek is lassan elmosódtak, így végül az etikailag kevésbé aggályos módszer vált dominánssá.

Az állatkísérletek esetében azonban még nem tartunk itt, így, nem lebecsülve a jelenlegi alternatív rendszerek akár valóban forradalmi lehetőségeit, azok fent emlegetett jelenlegi limitációi most még nem teszik lehetővé az állatkísérletek teljes kiváltását. A kísérleti nyulakat nem fenyegeti a munkanélküliség.

A szerző biológus. A cikk a European Animal Research Association – EARA által szervezett, július 9-én megrendezésre kerülő Be Open Animal Research Day – BOARD esemény apropóján készült.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

Forrás