Наскільки «гуманною» є ваша кінцева точка? - Уточнення науково обґрунтованого підходу до припинення досліджень хронічної інфекції на тваринах

Нуно Х. Франко

1 IBMC - Інститут молекулярної та клітинної біології (Laboratory Animal Science Group), Університет Порту, Порту, Португалія,

Маргарида Коррея-Невес

2 Науково-дослідний інститут наук про життя та здоров'я (ICVS), Школа наук про здоров'я, Університет Міньйо, Брага, Португалія,

3 ICVS/3B’s - Урядова асоційована лабораторія ПТ, Брага/Гімарайнш, Португалія,

І. Анна С. Ольссон

1 IBMC - Інститут молекулярної та клітинної біології (Laboratory Animal Science Group), Університет Порту, Порту, Португалія,

Дослідження хронічної інфекції значною мірою спираються на використання тварин, оскільки лише цілісне тіло тварини може моделювати повний аспект інфекції. Те, що тварини, як правило, змушені розвивати хворобу під час досліджень інфекції, посилює напругу між користю для людини та добробутом тварин, що характеризує всі біомедичні дослідження на тваринах. Зазвичай вчені виправдовують дослідження на тваринах посиланням на потенційну користь для людини, але якщо прийняти припущення, що користь для людини може компенсувати страждання тварин, все одно потрібно аргументувати, що однакові переваги не можуть бути досягнуті з менш негативним впливом на добробут тварин. Зменшення проблем з добробутом тварин, пов'язаних з дослідженнями ("вдосконалення" [1]), отже, має вирішальне значення для того, щоб зробити дослідження на тваринах менш етичними проблемами та забезпечити довіру громадськості до досліджень.

Дослідження, призначені для вимірювання відсотків часу смерті чи виживання, представляють особливо складну ситуацію, коли принаймні деякі тварини змушені померти від цієї хвороби. Ці дослідження часті в експериментальних дослідженнях важких інфекцій. Наукове співтовариство, промисловість та контролюючі органи реагували на етичні занепокоєння щодо досліджень, в яких тварини гинуть від важкої хвороби, розробляючи нові політики та керівні принципи щодо впровадження гуманних кінцевих точок як ключового заходу вдосконалення (наприклад, [2] - [4 ]). Найбільш вживане визначення розглядає гуманну кінцеву точку як найбільш ранній показник в експерименті на тваринах із сильним болем, сильним дистрессом, стражданням або майбутньою смертю [5], підкреслюючи, що в ідеалі такі показники слід визначати до настання найважчих наслідків.

Евтаназія тварин, а не очікування їх «спонтанної» смерті, важлива, щоб уникнути непотрібних страждань під час досліджень, в яких, як вважають, дані про виживання потрібні з наукових або юридичних причин. Однак залишається відкритим кілька питань щодо того, як гуманні кінцеві точки застосовувати для вирішення реальних проблем добробуту тварин. Ми використовували експерименти з туберкульозом на мишах як тематичне дослідження, щоб підкреслити потенціал встановлення біомаркерів прогресу захворювання, які можуть замінити час виживання як міру тяжкості захворювання.

Гуманні кінцеві точки, що застосовуються для експериментів з туберкульозом на мишах - стан мистецтва

Кінцеві точки, близькі до смерті, справді гуманні?

Потенціал наукового уточнення кінцевих точок у дослідженнях щодо хронічної інфекції - мишачий туберкульоз як тематичне дослідження

Тут ми зосереджуємося на моделях мишей для туберкульозу як конкретному дослідженні, щоб обговорити потенціал для вдосконалення кінцевих точок як з точки зору добробуту тварин, так і з наукової точки зору. ТБ є представником досліджень хронічної інфекції, в яких, як правило, дорослих тварин вивчають в експериментах, які тривають кілька тижнів. Тривала тривалість означає більший потенціал-а також сильніша причина добробуту тварин-для розробки більш точних ранніх кінцевих точок, ніж при інфекціях більш гострого характеру. У мишей, експериментально заражених M. tuberculosis, туберкульоз розвивається як прогресуюче захворювання. Хоча штами мишей різняться за своєю сприйнятливістю до інфекції [7], всі миші врешті-решт піддаються експериментальному туберкульозу [8], [9] і гинуть до природного середнього тривалості життя, якщо не вживаються заходи щодо їх лікування. Навіть більш стійкі до туберкульозу миші C57BL/6 мають середній час виживання менше 300 днів [8], тоді як неінфіковані тварини живуть більше 800 днів [10], незалежно від кількості життєздатних бактерій, якими вони інфіковані.

Час до смерті, коли тварин знаходять мертвими в клітці, є часто використовуваним показником результату в експериментальних дослідженнях на туберкульоз. З досліджень, опублікованих у 2009 році, 31% (25 із 80) використовували смерть (18 із 25) або стадію завмирання (7 із 25) як кінцеві точки. Помітно і, безумовно, як наслідок обізнаності з проблемами добробуту тварин, все більше досліджень визначають смерть як момент часу, коли загиблих тварин евтаназують, а не як час, коли їх знаходять мертвими. Цей підхід покращує наукову точність як завдяки тому, що відомий точний час смерті, так і завдяки тому, що біологічні зразки можуть бути відібрані негайно після забою. Однак інформативне значення часу до смерті для розуміння фізіопатології захворювання обмежується тим фактом, що фактична причина смерті може відрізнятися у різних тварин: миші, інфіковані M. tuberculosis, можуть загинути від різних патологій легенів у відповідь на експериментальну інфекцію [8], [11] - [13], а також від причин, що опосередковано пов’язані з інфекцією, таких як сепсис [14], голод або зневоднення [15].

Хоча евтаназія загиблих тварин є покращенням порівняно із використанням смерті як кінцевої точки, як ми вже стверджували вище, це все ще є досить неефективним заходом для захисту добробуту тварин. Тим не менше, за відсутності підтверджених провісників смерті, це може бути зараз найкращим дослідником, якщо їм потрібно встановити, чи досягли тварини стану, з якого вони погіршать і загинуть, або, можливо, все-таки відновляться. Визначення поворотного пункту до термінальної хвороби, з більш глибоким розумінням основних факторів хазяїна та патогенних мікроорганізмів, що ведуть до цієї стадії, може забезпечити вимірювання кінцевих точок, які надійно відображають прогресування захворювання. Тому слід заохочувати дослідження ранніх провісників термінальної стадії захворювання (іноді їх називають "сурогатними кінцевими точками" [16]), часом, коли можна отримати науково важливі дані, перш ніж тварини досягнуть вираженого рівня дистрессу.

Протоколи гуманних кінцевих точок, як правило, базуються на поєднанні клінічних ознак; проте іноді включаються об'єктивно та чисельно вимірювані параметри [17]. Серед них відсоток втрати маси тіла найчастіше використовується як граничний параметр для евтаназії в експериментальних дослідженнях на туберкульоз на мишах, оскільки він може бути використаний як об'єктивний показник захворюваності, пов'язаної з інфекцією, на цій моделі тварин (наприклад, [ 18]). У той час як неінфіковані миші, як правило, підтримують або набирають масу тіла, заражені та необроблені миші починають худнути через активну хворобу незворотно і досить лінійно [19], [20] - [23]. Повідомляється про послідовну кореляцію між втратою ваги та виживаністю для тварин із зворотним схрещуванням, отриманих від мишей A/Sn та I/St [23] - [25], що змусило Ніконенка та його колег [25] запропонувати, що ефективність препарату можна оцінити шляхом систематична оцінка змін маси тіла при швидко прогресуючому ТБ у мишей C3H, імунокомпетентного, але чутливого до туберкульозу штаму.

Хоча цей параметр сам по собі є кількісним та об'єктивно вимірним, визначення верхніх межових значень для евтаназії є потенційно суб'єктивним, якщо тільки попередньо не підтверджено на основі даних про прогресування захворювання та виживання. Порогові втрати ваги значно варіюються в ході досліджень, коливаючись від 15% ваги до зараження [26] або середньої ваги контрольних мишей [27], до більш важких 20% [28], 25% [29] або навіть 30% втрата ваги [30], без наукового обґрунтування вибору різних граничних точок в різних дослідженнях.

Дотримання етичних стандартів науковим підходом до кінцевих точок

Похвально, що дослідники, установи, громадськість та влада все більше усвідомлюють необхідність встановлення етичних вказівок та правил при дослідженні тварин, щоб мінімізувати страждання. З цією метою в наш час евтаназія зазвичай встановлюється в більшості тваринницьких установ, коли тварини досягають рівня лиха, який, як вважається, перевищує “допустимий” поріг [44]. Однак існує кілька проблем, коли така практика накладається на дослідження від зовнішніх організацій. По-перше, рівень, визнаний прийнятним, повинен бути дещо довільним, залежно від таких факторів, як керівництво науково-дослідної установи та думки призначеного ветеринара, службовця з питань захисту тварин та членів комітету з питань етики. По-друге, з наукової точки зору, надзвичайно важливо переконатися, що експериментальні цілі не порушуються втратою експериментальних даних через несподівану смерть або примусову евтаназію. Отже, встановлення попередніх кінцевих точок в ідеалі повинно бути зосереджене на найбільш ранніх часових точках, що дозволяють збирати адекватну наукову інформацію та цінний біологічний матеріал, а не на критеріях, орієнтованих на добробут.

Як обговорювалося вище, у багатьох випадках для встановлення відповідності ранніх клінічних ознак та кінцевого результату захворювання будуть необхідні додаткові дослідження. Це вимагає нового типу досліджень вдосконалення, в рамках яких заходи щодо зменшення проблем добробуту тварин розробляються спеціально для різних галузей досліджень і у тісній співпраці між лабораторними спеціалістами на тваринах та дослідниками, що використовують тваринні моделі. Деякі такі ініціативи з'явилися на національному рівні (наприклад, Національний центр 3R у Великобританії), але велике міжнародне фінансування, на жаль, все ще обмежене або власне самими біомедичними дослідженнями, або альтернативними методами, що замінюють експерименти на тваринах, виключаючи, таким чином, дослідження на як уточнити фактичне використання тварин.

Сурогатні кінцеві точки у справжньому розумінні становлять вирішальне вдосконалення досліджень, де передбачається необхідність надійного виміру летальності, особливо коли ці дослідження є довготривалими. Однак ми наголошуємо на тому, що збір інформативних даних на менш важких етапах є ідеальним підходом для фундаментальних та прикладних досліджень, що передбачає науково обґрунтоване, а не соціальне обґрунтування припинення таких експериментів.

Що стосується інтервенційної евтаназії, хоча в даний час це необхідно для уникнення подальших страждань тварин, які досягають неприпустимо сильного болю або іншого дистрессу, слід підкреслити, що це втручання повинно бути скоріше винятком, ніж правило, і що дослідження слід планувати таким чином, щоб такі втручання непотрібні.