Ainda a pesquisa com animais

Ética não é a única questão envolvida. Uso de animais em laboratório deve levar em consideração também as diferenças entre as espécies. 

 

Por: Franklin David Rumjanek

Publicado em 06/07/2015 | Atualizado em 06/07/2015

Além de levar em consideração as questões éticas, o uso de animais em laboratório deve ponderar as diferenças bioquímicas e fisiológicas entre os diversos organismos estudados. (foto: Peter Ilicciev / Fiocruz Imagens / CC BY-NC)

A polêmica sobre o uso de animais na investigação científica vai além das questões éticas. Há, na verdade, uma intensa discussão entre os próprios pesquisadores sobre a aplicabilidade dos achados oriundos dos modelos animais em humanos – o que é especialmente visível quando se trata de introduzir drogas para o tratamento de várias doenças. Argumentos recentes com base na observação do processo da inflamação revelam pontos de vista diametralmente opostos e mostram que esse problema parece estar longe de ser resolvido.
O debate é alimentado principalmente pela variabilidade dos dados comparativos, o que dificulta sobremaneira a sua interpretação. A consequência é a divisão da comunidade em céticos e crentes. Quais os principais fatores que contribuem para tal dilema? Em primeiro lugar, as várias espécies que tradicionalmente constituem o contingente dos animais de experimentação apresentam fisiologias e bioquímicas próprias. Mesmo que essas não sejam tão diferentes da humana, podem divergir suficientemente a ponto de introduzir comportamentos e reações distintas.

Não deve surpreender que os modelos experimentais que lancem mão de animais exibam divergências intrínsecas

 

Ratos de laboratório, por exemplo, não possuem a vesícula biliar, o que por si só já introduz uma característica individual quando levamos em conta a digestão de alimentos e – por que não? – a absorção e metabolização de certas drogas pesquisadas. A própria taxa de metabolismo basal medida pelo consumo de oxigênio em função da massa corporal dos animais é também muitas ordens de grandeza diferente quando se compara humanos e camundongos. Tais características certamente influenciam de que maneira certos compostos são processados e não deve surpreender que os modelos experimentais que lancem mão de animais exibam divergências intrínsecas.

Assim, fica claro que, a despeito da proximidade genômica que existe entre certas espécies, esse parâmetro considerado isoladamente não permite generalizar certas observações obtidas no âmbito da experimentação laboratorial. Por exemplo, as diferenças entre os genomas de camundongos – modelos experimentais mais comuns no laboratório – e humanos é de somente 2,5%. No entanto, esse diferencial é bastante para introduzir um mundo de diferenças conforme mencionado acima. Levando a comparação ao extremo, até entre populações compostas por humanos encontramos diferentes respostas a fármacos, apesar de a identidade genômica ser de quase 100%.

Camundongos estão entre os modelos experimentais mais comuns em laboratório. Embora esses animais dividam 97,5% do genoma com os seres humanos, os 2,5% de distinção podem introduzir um mundo de diferenças. (foto: Peter Ilicciev / Fiocruz Imagens / CC BY-NC)

Os advogados da farmacogenômica são loquazes defensores da necessidade de se considerar que, mesmo em populações de uma mesma espécie, é importante levar em conta a singularidade dos indivíduos, isto é, cada pessoa é bioquimicamente única e as diferenças são expressas de vários modos como resultado da ação de redes metabólicas complexas.

Por resultados mais precisos

Em segundo lugar, deve-se levar em conta que a expressão genômica, tão propalada atualmente, não pode ser aceita como um previsor de função. Explica-se: quando um gene é transcrito, isto é, se expressa produzindo um RNA mensageiro, nem sempre ao final da sequência de eventos ocorrerá a tradução, ou seja, a síntese de uma determinada proteína. São as proteínas que, em última análise, determinam funções específicas.  Resumidamente, isso significa que padrões semelhantes de expressão genômica entre espécies diferentes não necessariamente produzirão ao final um perfil de funções equivalente. Isso acontece porque há níveis de regulação da tradução que variam, dependendo da espécie que está sendo investigada.

Os processos patológicos são diferentes entre as espécies. Isso inclui a inflamação, a resistência a microrganismos e a sensibilidade a diversos compostos.

 

Em terceiro lugar, os próprios processos patológicos são diferentes entre as espécies. Isso inclui a inflamação já mencionada, a resistência a microrganismos e a sensibilidade a diversos compostos. Tais propriedades decorrem de sistemas imunológicos próprios, da existência de diferenças quantitativas e qualitativas de fatores diversos, diferentes isoformas de enzimas e assim por diante.
Finalmente, é fundamental destacar que uma das ferramentas mais usadas para descrever este ou aquele processo por vezes introduz vieses que podem traduzir equivocadamente o significado de um conjunto de experimentos. Essa ferramenta é a estatística. Há muitos algoritmos disponíveis atualmente e que compõem dispositivos usados para o tratamento de dados.

É comum lançar mão da estatística quando as diferenças observadas nos estudos não são óbvias, ou decorrem de um grande volume de dados. Os estudos populacionais ilustram bem essa situação e somente se tornam informativos após serem “digeridos” estatisticamente. Embora as premissas que compõem o arsenal da estatística tenham sido muito bem fundamentadas, nem todos os pesquisadores as conhecem, ou as entendem em sua essência. Nesses casos, a ferramenta é usada como uma caixa preta, e não raro ocorre o emprego de algoritmos inadequados à investigação em curso. Por isso, muitos autores de trabalhos publicados selecionam, às vezes, abordagens que podem induzir propostas antagônicas.
Ainda no âmbito da estatística, é muito frequente a introdução inicial de erro em razão de coletas de dados malfeitas. Classicamente, pode ocorrer o chamado viés da amostragem, ou da amostragem não aleatória, na qual nem todos os membros de uma população ou conjunto de dados têm a mesma chance de ser incluídos no estudo. Um exemplo clássico é o do homem da caverna descrito por estudos arqueológicos. A conclusão de que as populações humanas do homem das cavernas existiram se origina do fato de que os únicos artefatos e pinturas rupestres que sobreviveram foram aqueles encontrados nas cavernas. Outros, que podem ter sido gravados em árvores e materiais que não resistiram ao tempo, foram perdidos, embora pudessem ter contribuído com dados antropológicos valiosos que potencialmente alterariam as interpretações vigentes.

O viés da amostragem tem várias subdivisões, como o viés do financiamento (os dados que apoiam a premissa das agências de financiamento são escolhidos preferencialmente), viés de relatório, de exclusão sistemática de certos indivíduos (os chamados outliers, ou resultados que se encontram fora do padrão) e até o viés de observação, no qual o experimentador exerce julgamentos inconscientes sobre a seleção e registro de dados e sobre as conclusões de uma pesquisa.

Limites da pesquisa com animais

Assim, voltando à questão dos animais de experimentação, podemos apenas afirmar que os resultados obtidos com estes se aproximam da verdade. É por essa razão que, ao pesquisar processos fisiológicos ou bioquímicos, os cientistas devem estar sempre cientes de que os experimentos revelam fatos que valem somente para aquele nível de experimentação.

Em pesquisas para o desenvolvimento de novos fármacos, os testes devem ser realizados em animais progressivamente mais semelhantes aos humanos. (foto: Vinícius Marinho / Fiocruz Imagens / CC BY-NC)

Se a pesquisa envolver o desenvolvimento de um fármaco que oportunamente será usado em humanos, é mandatório que, ao longo da investigação, os efeitos do composto sejam avaliados em animais que progressivamente se assemelham aos humanos. Finalmente, após essas etapas iniciais, a droga será estudada nos próprios humanos, selecionando para tal populações que sejam representadas por indivíduos de etnias variadas, de ambos os sexos e também classificadas por idade, obedecendo a protocolos já estabelecidos pelos órgãos ligados à saúde.

Em conclusão, é inegável que experimentos realizados em animais são reveladores. Historicamente, a ciência biomédica e a medicina devem muito a essas abordagens e, se hoje temos à nossa disposição um grande acervo de conhecimento, os animais foram parceiros fundamentais nesse processo. Por outro lado, também graças à experimentação com animais, foi possível detectar que a biodiversidade é acompanhada de peculiaridades típicas das várias espécies. Tendo isso em mente, o próprio método científico se encarregará de instilar a cautela quando for necessário extrapolar dados de animais para os humanos.

Franklin David Rumjanek
Instituto de Bioquímica Médica
Universidade Federal do Rio de Janeiro

Testes em animais são reduzidos com novos ensaios in vitro e simulações

06 de abril de 2015

Diego Freire | Agência FAPESP – Impulsionada pela opinião pública e pelo desenvolvimento científico e tecnológico da toxicologia, que estuda os efeitos de substâncias químicas sobre os organismos, a busca por métodos alternativos aos testes de laboratório em animais já apresenta resultados: simulações de interações moleculares em computador e novas tecnologias para ensaios in vitro minimizam o uso de cobaias e apontam para um futuro livre de testes in vivo.

 
   
 Especialistas discutem métodos para substituir uso de animais em testes de laboratório, minimizar o sofrimento.


Esforços de instituições nacionais e estrangeiras nesse sentido foram apresentados no workshop Challenges and perspectives in research on alternatives to animal testing, realizado na FAPESP no dia 31 de março. Para os especialistas participantes, é preciso desenvolver e adotar alternativas aos testes em animais para a redução do uso de cobaias e dos riscos para o próprio ser humano, pois, dadas as particularidades das espécies, os resultados dos experimentos não são suficientemente eficazes.
“Os testes em animais vêm sendo usados há muitas décadas, mas nunca refletiram de maneira adequada os efeitos das substâncias testadas quando aplicadas ao organismo do ser humano. É preciso avançar por questões éticas e também científicas, incorporando novas tecnologias e abordagens à toxicologia”, disse Thomas Hartung, do Center for Alternatives to Animal Testing do Johns Hopkins University Hospital, em Maryland, nos Estados Unidos, à Agência FAPESP.

No workshop, Hartung tratou da implementação do princípio dos três Rs da experimentação animal, elaborados em 1959 pelos ingleses William Russel e Rex Burch: refinamento, redução e substituição (replacement, em inglês), que consistem na diminuição da quantidade de animais utilizados na pesquisa, na melhora na condução dos estudos para minimizar o sofrimento das cobaias e no desenvolvimento de sistemas experimentais que reproduzam as condições dos organismos, dispensando modelos vivos.
“A ideia é utilizar novos métodos que, em vez de comprometer a qualidade do trabalho, ampliem a confiança nos resultados. O refinamento, por exemplo, ao aprimorar os procedimentos para minimizar a dor e o estresse das cobaias, tem impacto também nos resultados por controlar alterações psicológicas nos animais, que aumentam a variabilidade experimental dos resultados”, afirmou.
Maria José Soares Mendes Giannini, pró-reitora de Pesquisa da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e coordenadora do workshop, enfatizou que a busca por alternativas aos testes em animais é condição para o avanço da ciência.

“Além das razões de ordem ética, que estão no cerne da busca por alternativas aos testes in vivo e de toda a demanda para diminuir e evitar o sofrimento dos animais, é urgente a questão do avanço científico. Os modelos animais são comprovadamente limitados, não permitem obter respostas de qualidade suficientemente boas”, afirmou Giannini, que também é membro do Conselho Superior da FAPESP.
“Novos medicamentos muito avançados, como os imunobiológicos, se aplicados em um modelo animal não provocarão reações comparáveis à maneira como nós, humanos, reagiríamos. Os testes toxicológicos precisam acompanhar esse desenvolvimento, avançando para além dos modelos animais”, disse.
Órgãos em chips
Durante o workshop, Wagner Quintilio, do Instituto Butantan, apresentou uma série de resultados de estudos empregando métodos in vitro para substituir o uso de animais no desenvolvimento e controle de qualidade de imunobiológicos produzidos na instituição.
Para Chantra Eskes, da European Society of Toxicol in vitro, a humanidade caminha para dispensar o uso de animais em testes de laboratório especialmente por conta da evolução dos testes in vitro.
“A humanidade vive uma grande revolução científica com a possibilidade de retornar células ao seu estado inicial e, a partir delas, produzir tecidos e órgãos para aplicar testes com substâncias tóxicas nas células do próprio paciente. Com o conhecimento crescente do genoma, do transcriptoma e do proteoma humanos, o caminho para a substituição dos testes in vivo por ensaios in vitro mais avançados está traçado”, disse Eskes.

Nesse sentido, Silvya Maria-Engler, da Universidade de São Paulo (USP), apresentou resultados promissores sobre o modelo tridimensional de epiderme desenvolvido no Brasil.
Empregando células primárias de pele humana, o modelo tem sido adotado em estudos de irritação e corrosão cutânea em substituição aos ensaios em animais e na avaliação da eficácia de moléculas candidatas a fármacos antimelanoma, além de estudos de doenças de pele e outras pesquisas.
Essa revolução, agregada a novas tecnologias aplicadas aos testes in vitro, compensa a deficiência dos modelos animais na similaridade com o organismo humano, disse Eduardo Pagani, do Laboratório Nacional de Biociência (LNBio).

“Além de culturas celulares, podemos ter tecidos, que são grupos de células organizadas e que podem ser cultivados em dimensões mais complexas, buscando-se uma maior correspondência com a morfologia normal dos tecidos humanos”, explicou Pagani, referindo-se às culturas organotípicas, que combinam diferentes tipos celulares.
O pesquisador apresentou, em sua palestra, o conceito de organs-on-a-chip, tecnologia em fase inicial de desenvolvimento em algumas instituições estrangeiras que utiliza células-tronco para fazer crescer órgãos humanos integrados a microchips capazes de reproduzir o funcionamento de órgãos vivos, como o pulmão e o coração.
De acordo com Pagani, o LNBio, junto com a Rede Nacional de Métodos Alternativos (Renama), está buscando associação com grupos que possuem a tecnologia para trabalhar em parceria no desenvolvimento de testes de avaliações de toxicidade em organs-on-a-chip.
Testes in silico
Outra importante frente de desenvolvimento de alternativas a testes em animais é a simulação em computador, chamada de teste in silico.
“Nos testes computacionais, o que se faz é acessar bases de dados de drogas já testadas e buscar semelhanças com as drogas novas, efeitos semelhantes de toxicidade e absorção farmacocinética ou até mesmo eficácia para determinadas indicações. Trata-se de predições teóricas feitas por comparações da molécula nova com outras já testadas”, disse Pagani.
No entanto, o pesquisador explica que “os testes in silico ainda não eliminam a necessidade de experimentações com animais, mas reduzem a quantidade de substâncias a serem testadas in vivo”.
Raymond Tice, do National Institute of Environmental Health Science dos Estados Unidos, apresentou no workshop os resultados do programa norte-americano Toxicologia do Século 21 (Tox 21), que mostra os efeitos de diversas substâncias químicas sobre diferentes vias de sinalização celular em modelos robóticos de alto desempenho (high throughput screening). A iniciativa apresenta uma nova visão da avaliação de risco, diferente da toxicologia tradicional, para caracterizar as vias de toxicidade e doença.
Foram apresentados ainda, nas palestras de Cláudia Vianna Maurer Morelli, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e Giannini, modelos alternativos ao uso de mamíferos, como o peixe-zebra, popularmente conhecido como paulistinha, e o inseto Galleria mellonella, a traça da cera.
Regulação
A comunidade científica internacional adota uma série de métodos alternativos que têm reduzido e substituído o uso de animais em testes toxicológicos. Os parâmetros variam entre os países. Na União Europeia, por exemplo, desde 2003 nenhum cosmético pode ser vendido se o produto final ou qualquer um de seus ingredientes tiver sido testado em animais – a não ser que não haja métodos alternativos validados.
“O Brasil caminha para acompanhar o que está acontecendo em países como os Estados Unidos e os da Europa, com importantes avanços nessas áreas, mas é preciso acelerar e avançar mais”, disse Giannini.
Ano passado, em resposta a solicitação do Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal (Concea), a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) deliberou pela aceitação de 17 métodos alternativos ao uso de animais validados internacionalmente.

“São testes in vitro que medem o potencial de irritação e corrosão da pele e dos olhos, a absorção cutânea e outras interações. Os laboratórios do Brasil têm até 2019 para adotar os 17 métodos validados que substituem ou reduzem o uso de animais em testes toxicológicos”, disse José Mauro Granjeiro, coordenador do Concea.

Em março, o órgão abriu consulta pública para sugestões que aprimorem o capítulo sobre primatas não humanos mantidos em cativeiro do Guia Brasileiro de Produção e Utilização de Animais para Atividades de Ensino ou Pesquisa Científica. O texto compila informações necessárias para garantir boas condições de produção, manutenção ou utilização dos animais, com foco no bem-estar das espécies e na qualidade das pesquisas e dos procedimentos didáticos.

O workshop contou ainda com palestra de Joel Majerowicz, da Diretoria de Gestão Institucional da Anvisa, que apresentou a estrutura da instituição e demonstrou o interesse em políticas para adoção de novas abordagens de avaliação toxicológica.
Apresentações feitas pelos pesquisadores no workshop estão disponíveis em: www.fapesp.br/9310.