Альтернативами тестуванню на тваринах є розробка та впровадження методів випробувань, до яких не залучають живих тварин.

Існує широко поширена думка про те, що скорочення кількості використовуваних тварин і витонченості тестування, щоб зменшити страждання, повинні бути важливими цілями для підприємств, що беруть в цьому участь.R E Hester R M Harrison et al. Alternatives To Animal Testing (Issues in Environmental Science and Technology) Royal Society of Chemistry; 1 edition (June 7, 2006) Дві основні альтернативи in vivo випробувань на тваринах — це методи культивування клітин in vitro та комп'ютерне моделювання in silico. Тим не менш, дехто стверджує, що вони не є справжньою альтернативою, оскільки для моделювання використовують дані попередніх експериментів на тваринах, а клітинні культури часто вимагають продуктів, отриманих на тваринах, таких як плазма крові або клітини. Інші кажуть, що вони не можуть повністю замінити тварин, оскільки навряд чи вони коли-небудь нададуть достатньо інформації про складні взаємодії живих систем. Інші альтернативи включають використання людей для тестів на роздратування шкіри та здану людську кров для досліджень на пірогенність. Іншою альтернативою є так зване мікродозування, при якому основна поведінка наркотиків оцінюється за допомогою добровольців, які отримують дози, значно менші від тих, які, як очікується, спричинить вплив на організм. Хоча мікродозування дає важливу інформацію про фармакокінетику та фармакодинаміку, воно не виявляє інформації про токсичність чи токсикологію. Крім того, у зазначили, що, попри використання мікродозування, «дослідження на тваринах все ще знадобляться».

Керівними принципами більш етичного використання тварин у тестуванні є Концепція 3R (3Rs), вперше описані Расселом та Берчем у 1959 році.Russell, W.M.S. and Burch, R.L., (1959). The Principles of Humane Experimental Technique, Methuen, London. Ці принципи зараз дотримуються у багатьох випробувальних установах по всьому світу.

Заміна стосується використання неживих методів замість тестування над тваринами, коли можливо досягти однієї наукової мети. Скорочення стосується методів, які дозволяють дослідникам отримувати порівнянні рівні інформації від меншої кількості тварин або отримувати більше інформації від тієї ж кількості тварин. Удосконалення стосується методів, які полегшують або мінімізують потенційний біль, страждання чи викликають стрес, та покращують добробут тварин, що використовують у тестуванні.

Види

Клітинна культура та інженерія тканин

Клітинна культура може бути альтернативою використанню тварин у деяких випадках. Наприклад, культивовані клітини були розроблені для створення моноклональних антитіл; до цього виробництво вимагало від тварин пройти процедуру, яка може викликати біль і страждання. Однак, попри те, що методи клітинної культури або можуть зменшити кількість експериментів, проведених на неушкоджених тваринах, для підтримання клітин у культурі зазвичай потрібно використовувати сироватку тваринного походження. Хоча точні цифри важко отримати, підраховано, що один мільйон плодів корів умертвляють щороку для отримання світового запасу фетальної бичачої сироватки, яка використовується для вирощування клітинної культури.

Корозія шкіри та подразнення шкіри

Подразнення шкіри та корозія шкіри відносяться до локалізованих токсичних ефектів, що виникають внаслідок місцевого впливу речовини на шкіру. Еквівалентні випробування на шкірі людини можуть бути використані для заміни досліджень на тваринах, що викликають корозії та роздратування. EpiDerm від Mattek та EpiSkin та SkinEthic RHE модель отримані з клітин шкіри людини, які культивувались для створення моделі людської шкіри. Наразі ці методи прийняті заміною в Канаді та Європейському Союзі (ЄС). У серпні 2010 р. Організація економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР) опублікувала Тестовий Посібник 439, який описує нову процедуру ідентифікації небезпеки in vitro хімічних речовин, що викликають подразнення.

Інша синтетична заміна використовує білкову мембрану для імітації шкірного бар'єра і затверджена як часткова заміна Міністерством транспорту США та Європейського Союзу.

Поглинання шкіри

Декілька методів культивування тканин, які вимірюють швидкість хімічного поглинання шкірою, затверджено ОЕСР.Several tissue culture methods which measure the rate of chemical absorption by the skin have been approved by the OECD; this information was found from here https://books.google.co.uk/books?id=-s5oRDUuMSIC&pg=PA232&dq=Several+tissue+culture+methods+which+measure+the+rate+of+chemical+absorption+by+the+skin+have+been+approved+by+the+OECD+instead+of+animal+testing&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwiqwPyNhuXcAhUUVsAKHXkRDhYQ6AEIJzAA#v=onepage&q=Several%20tissue%20culture%20methods%20which%20measure%20the%20rate%20of%20chemical%20absorption%20by%20the%20skin%20have%20been%20approved%20by%20the%20OECD%20instead%20of%20animal%20testing&f=false or from the book version (not digital) Biotechnology Fundamentals By Firdos Alam Khan

Фототоксичність

Фототоксичність — це висип, набряк або запалення, як сильний сонячний опік, викликаний впливом світла після впливу хімічної речовини. Тест на фототоксичність 3T3 нейтрального червоного поглинання (NRU), затверджений OECP, виявляє життєздатність після впливу хімічної речовини в присутності або відсутності світла. Хоча спочатку отримана з ембріона миші, клітинна лінія 3T3 була розроблена в 1962 році. Здорову та хвору тканини можна отримати від людей для тесту на токсичність, а комп'ютерні моделі серця, легенів та опорно-рухового апарату можуть бути використані на основі існуючих математичних даних.

На основі людини

Подразнення шкіри

Шкірний тест був розроблений і використовується в Канаді для вимірювання розвитку висипань, запалення, набряку або аномального росту тканин у людей-добровольців.https://books.google.co.uk/books?id=-s5oRDUuMSIC&pg=PA232&lpg=PA232&dq=Skin+patch+test+in+canada+to+measure+development+of+rashes+as+a+substitute+to+animals+testing&source=bl&ots=y68uvAoNtu&sig=G0RuSWJM1Xh3KLh_lWS-eO5PZ0I&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjQpf3RhOXcAhWMKMAKHSxUB0MQ6AEwAHoECAoQAQ#v=onepage&q=Skin%20patch%20test%20in%20canada%20to%20measure%20development%20of%20rashes%20as%20a%20substitute%20to%20animals%20testing&f=false Found from google books but can be found also in the book Biotechnology Fundamentals By Firdos Alam Khan На відміну від їдких речовин подразнюючі речовини, визначені як такі, що викликають лише оборотні пошкодження шкіри.

Іншим підходом стала розробка методів тестування, які використовують культивовані людські клітини. Епідермальні кератиноцити людини культивуються для імітації епідермісу людини і використовуються для вимірювання подразнення шкіри та шкірної корозії. Цей метод був прийнятий ЄС і призначений замінити тест на роздратування шкіри кролика Draize.

Пірогенність

Пірогени — це найчастіше фармацевтичні продукти або внутрішньовенні препарати, які можуть викликати запалення або підвищення температури при взаємодії з клітинами імунної системи. Цю взаємодію можна швидко та точно перевірити in vitro.

Модульна конструкція імунітету in vitro

in vitro (MIMIC) використовує клітини людини для створення моделі імунної системи людини, на якій може бути перевірена ефективність нових вакцин та інших сполук, замінюючи деякі етапи процесу розробки вакцини, які в іншому випадку виконуватимуться на тваринах . Цей процес швидший і гнучкіший, ніж попередні методи, але критики вважають, що він може бути надто простим, щоб бути корисним у великих масштабах.

Комп'ютерне моделювання

Приклади комп'ютерних моделювань включають моделі астми, (from internet archive) хоча потенційні нові лікарські засоби, визначені за допомогою цих методів, наразі все ще потрібно перевірити в тестах на тваринах і людях перед ліцензуванням.

Манекени, керовані комп'ютером, також відомі як манекени краш-тесту, в комплекті з внутрішніми датчиками та відеозаписом, замінили травмуюче тестування на живих тваринах на тестування автомобільних аварій. Першим з них став «Сьєрра Сем», побудований у 1949 році Alderson Research Labs (ARL) Sierra Engineering. Ці манекени продовжують удосконалювати. До цього живих свиней використовували дослідниками для краш-тестування.

Комп'ютерні моделі були побудовані для моделювання людського метаболізму, вивчення накопичення зубного нальоту та ризику серцево-судинної системи, а також для оцінки токсичності лікарських засобів, для яких також використовуються тварини. У 2007 році американські дослідники, використовуючи найшвидший у світі комп'ютер на той час, BlueGene L, змоделювали половину всього за 10 секунд. Однак, через обмеження в обчислювальній потужності, моделювання могло працювати лише на 1/10 швидкості фактичного мишачого мозку. Хоча це було успіхом у науці, його представницька сила як модель була обмежена, і дослідники цитували, що «Хоча симуляція мала деякі спільні риси з психічною подобою миші з точки зору нервів і зав'язків, їй не вистачало структур, які спостерігаються в мозку справжніх мишей».

Для фармакології та токсикології широко застосовуються , для .

Медична візуалізація

Медична візуалізація здатна продемонструвати дослідникам як метаболізм ліків за допомогою мікродозування, так і детальний стан тканин органів.

Мікросистеми повного аналізу

Мікросистеми повного аналізу, що має ширину всього 2 см, вигравіювана у низку невеликих камер, кожна з яких містить зразок тканини з різних частин тіла. Замінник крові тече по мікроканалах, де відділення чипів пов'язані між собою. Після введення тестовий препарат циркулює навколо пристрою, імітуючи те, що потрапляє в організм, на мікромасштабі. Датчики в мікросхемі передають інформацію для комп'ютерного аналізу.

Інша назва цієї мікросхеми — мікрофлюїдна мікросхема — це мікробіологічні мікросхеми. Маючи здатність «виконувати перфузійну культуру» та відтворювати «фізіологічні умови, такі як тривимірна архітектура, кровообіг і зонування, і багатоклітинне спільне культивування», біочипи відрізняються від основних клітинних культур, аналізованих в чашці Петрі. Ефективність цих систем постійно підвищується за допомогою різних нових матеріалів, які можна використовувати для її виготовлення. Ідеальний матеріал був би газопроникним, але все-таки міг би поглинати молекули, які, як очікується, знайдуться в різних лікарських засобах.

Вибір матеріалу для чипів все ще є складним завданням. Один з головних матеріалів, який, можливо, може бути використаний у мікросхемах, відомий як (PDMS). Однак через відсутність можливостей для масового виробництва та розмитнення наркотиків, використання PDMS все ще спекулюється, хоча воно має чудові властивості як мікрофлюїдна мікросхема. Крім того, біологічний процес, що бере участь у розповсюдженні та обміні речовин, може бути змінений у порівнянні з більшими масштабами, оскільки матеріали мають мікроструктуровані шкали, прирівняні за розмірами до клітин.

Грибкова модель для метаболізму ссавців

Грибки, подібні , можуть використовуватися як мікробна модель метаболізму ліків у ссавців, тим самим зменшуючи потребу в лабораторних тваринах.

Прокаріоти часто використовують як альтернативу випробуванням на тваринах. До прокаріотів відносяться різні бактерії, такі як кишкова паличка (E. Coli) або Bacillus subtilis. Ці бактерії є ідеальною моделлю для генетичних та молекулярних досліджень. Грибки також використовуються як альтернатива для випробувань на тваринах. Певні грибки можна використовувати для генетичних досліджень або циркадних досліджень ритмів. Сюди можна віднести Нейроспору густу (від ), інакше відому як тип червоної цвілі. Безхребетні — ще один ідеальний кандидат для тестування. Одним з найпоширеніших безхребетних, що тестується, є дрозофіла мелангстер, плодова муха. Фруктові мухи використовуються для пошуку захворювань людини. Фруктові мухи та людина за своїм складом більш схожі, аніж можна було б подумати, це доведено в цих дослідженнях.

Майбутні альтернативи

Орган на чипі (від )