Matematisk modellering til erstatning af dyreforsøg

Der har over det seneste tiår været en voksende erkendelse af matematiske modellers muligheder, som hel eller delvis erstatning for dyreforsøg. Derfor finansierer Alternativfondet sammen med Roskilde Universitet et Ph.D-projekt i matematisk modellering.

Alternativfondet finder, at arbejdet med matematiske modeller, som en fremtidig erstatning for visse dyreforsøg, er så spændende, at vi har valgt at gå ind i projektet i det håb, at vi derved er med til at skubbe på udviklingen bort fra dyreforsøg.
Formålet med projektet er at opbygge viden, der kan danne baggrund for at benytte matematisk modellering til reduktion og/eller erstatning af dyreforsøg i bl.a. den farmaceutiske industri. Johanne Gudmand-

Høyer fortæller om sit forskningsområde: Anvendelsesmulighederne for matematisk modellering inden for medicinsk forskning virker umiddelbart store. En matematisk model kan anvendes til at opstille eller afprøve hypoteser. Kvantificering og analyse af data på områder, hvor de biologiske mekanismer er forholdsvis godt afklaret, kan understøttes af en matematisk model eller den matematiske model kan bruges som værktøj i afklaring af endnu ikke forståede mekanismer.

Johanne Gudmand-Høyer.

Nogle in vivo forsøg (forsøg med en levende organisme) kan erstattes med in vitro forsøg (forsøg uden brug af en levende organisme) i kombination med en matematisk model. En matematisk model kan tænkes anvendt til at prioritere dyreforsøg, således at mindre væsentlige eller helt uvæsentlige dyreforsøg ikke foretages. Dermed vil modellerne være behjælpelige med, at reducere antallet af dyreforsøg eller gøre, at de helt undgås.
Dog vil de matematiske modeller i første omgang næppe erstatte de dyreforsøg, der i særlig grad vurderes at være vigtige i en videre vidensopbygning. Brugbarheden af dette forbliver imidlertid spekulativ, hvis ikke konkrete modelleringseksempler analyseres.

”Hvis det i sidste ende er fysiologiske processer i mennesket, man ønsker at afklare, er det en mere direkte tilgang at modellere mennesket.”

Der er en særskilt pointe i at modellere humane processer, således at modellerne kan benyttes til at få indsigt direkte i menneskers fysiologi i normale og patofysiologiske tilstande, og derved delvis erstatte brugen af dyremodeller. Data som input til og validering

af sådanne matematiske modeller skal være fra mennesker eller humane celler.
I mange tilfælde stemmer dyremodeller ikke overens med den tilsvarende humane fysiologi, hvorfor der over det seneste tiår har været en voksende erkendelse af matematiske modellers muligheder, som hel eller delvis erstatning for sådanne dyreforsøg.
Dette fremgår blandt andet af en strategisk plan fra 2011 fra U.S. Food and Drug Administration (FDA) ”Advancing Regulatory Science at FDA” , samt af den nystartede Modelling and Simulation Working Group (MSWG) under Det Europæiske Medicinagentur (EMA).

Som et konkret eksempel ses i Ph.D.-projektet på modellering af relationen mellem sygdommen depression og et neuroendokrint system kaldet hypothalamus-hypofyse-binyre-aksen, der udgøres af samspillet mellem hormoner udskilt fra henholdsvis nerveceller i hypothalamus og endokrine celler i hypofysen og binyrerne. Dermed undersøges i hvilken grad matematiske modeller kan erstatte dyreforsøg i forskning i en sådan sygdoms årsager, de forandringer i organismen, der fører til udvikling af sygdommen, diagnosen og den mulige behandling.

Johanne Gudmand-Høyer er som Ph.D.-studerende i matematik indskrevet ved Ph.d.-uddannelsesprogrammet ”Mathematical modelling and its mathematical prerequisites” under ”Den Naturvidenskabelige Forskerskole” ved Institut for Natur, Systemer og modeller (NSM) ved RUC med professor Johnny T. Ottesen som vejleder. Projektet forventes afsluttes i efteråret 2015.