Концепция трёх R

Лабораторная крыса

Три R (3R) — руководящие принципы более этичного использования животных в тестировании продуктов и научных исследованиях. Впервые они были описаны У. М. С. Расселом и Р. Л. Берчем в 1959 году^[1]. В 3R входит:

1. Замена (Replacement): методы, при которых избегается или чем-то заменяется использование животных в исследованиях
2. Сокращение (Reduction): использование методов, которые позволяют исследователям получать сопоставимые уровни информации от меньшего количества животных или получать больше информации от того же количества животных.
3. Усовершенствование (Refinement): использование методов, которые облегчают или минимизируют потенциальную боль, страдания или дистресс, а также улучшают благополучие используемых животных.

3R не просто поощрение альтернатив испытаниям на животных, эти принципы направлены на улучшение благополучия животных и повышения качества науки там, где использования животных нельзя избежать.

Замена

Распространённое заблуждение о 3R состоит в том, что они относятся только к замене^[2], однако их область применения гораздо шире.

В оригинальной книге 3R были произвольно ограничены позвоночными. Рассел и Берч оценивали возможность страдания по чувственности (Sentience). Они использовали термин «техника замещения» для любого научного метода, использующего неразумный материал, для замены методов, использующих сознательных живых позвоночных^[1]. Этот неразумный материал включал высшие растения, микроорганизмы и многоклеточных эндопаразитов, которые, по утверждениям авторов, имели почти атрофированные нервную и сенсорную системы. Рассел и Берч назвали «сравнительной заменой» возможную замену позвоночных субъектов на беспозвоночных. Рассел и Берч также рассматривали уровни замещения. При «относительном замещении» животные по-прежнему необходимы, хотя во время эксперимента они, вероятно или наверняка, не подвергаются никакому стрессу. При «абсолютной замене» животные вообще не требуются ни на каком этапе.

Стратегии замены включают в себя:

1. Культуры тканей
2. Перфузионные органы
3. Срезы тканей
4. Клеточные фракции
5. Субклеточные фракции

Более поздние интерпретации принципа замещения предполагают предпочтительное использование методов, не связанных с животными, когда это возможно для достижения тех же научных целей, то есть беспозвоночные не считаются подходящей заменой позвоночным. Однако, например, Национальный центр замены, усовершенствования и сокращения животных в исследованиях (NC3R) выступает за использование некоторых беспозвоночных в исследованиях с заменой^[3]. Следовательно, термин «замещение» может относиться к использованию предположительно менее разумных видов^[4], как в «относительном замещении».

Рассел и Берч не могли предвидеть некоторые технологии, появившиеся к 2020-м годам. Одна из этих технологий, трёхмерные клеточные культуры, также известная как органоиды или мини-органы, заменила животных в некоторых видах исследований. Учёные из Университета Джона Хопкинса разработали органоиды мини-мозга, чтобы смоделировать, как COVID-19 может повлиять на мозг^[5]. Исследователи использовали органоиды головного мозга, чтобы смоделировать, как вирус Зика нарушает развитие мозга плода. Опухоли — трёхмерные клеточные культуры, полученные из клеток, взятых при биопсии у пациентов-людей — можно использовать для изучения геномики и лекарственной устойчивости опухолей в различных органах. Органоиды также используются при моделировании генетических заболеваний, таких как муковисцидоз^[6], нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, инфекционных заболеваний, таких как MERS-CoV и норовирус, и паразитарных инфекций, таких как Toxoplasma gondii^[7]. Органоиды, полученные из клеток человека и животных, также широко используются в фармакологических и токсикологических исследованиях^[8][9].

Сокращение

Сокращение относится к методам, которые сводят к минимуму количество животных, используемых для исследования^[3]. Рассел и Берч предположили, что сокращения количества используемых животных можно добиться несколькими способами. Одним из основных способов, благодаря которым может произойти значительное сокращение, является правильный выбор стратегии при планировании и выполнении целых направлений исследований. Второй метод заключается в контроле вариаций среди животных, используемых в исследованиях, а третий метод заключается в тщательном планировании и анализе исследований. С появлением, развитием и доступностью компьютеров в статистическом анализе можно использовать большие наборы данных, тем самым уменьшая количество используемых животных. В некоторых случаях, используя ранее опубликованные исследования, можно полностью избежать использования животных, избегая ненужного повторения. Современные методы визуализации в сочетании с новыми методами статистического анализа также позволяют сократить количество используемых животных, например, предоставляя больше информации о каждом животном^[10][11].

Усовершенствование

Рассел и Берч писали: «Предположим, что для определённой цели мы не можем использовать методы замещения. Предположим, мы договорились, что будем использовать все средства теории и практики, чтобы свести к минимуму количество животных, которых мы должны использовать. Именно в этот момент начинается усовершенствование, и его цель состоит в том, чтобы просто свести к абсолютному минимуму количество страданий, причиняемых тем животным, которые все ещё используются»^[1]. Методы усовершенствованиямогут включать^[12]:

• Неинвазивные методы
• Адекватная анестезия и анальгетики для облегчения боли
• Обучение животных добровольному участию в процедурах (например, в заборе крови), чтобы они лучше контролировали процедуру, уменьшали стресс.
• Предоставление подходящего для вида жилья и обогащение окружающей среды, которые отвечают физическим и поведенческим потребностям животных (например, предоставление возможностей для гнездования грызунов).

Определение усовершенствования развилось из определения, данного Расселом и Берчем. Принцип был усовершенствован Тацудзи Номурой, директором Центрального института экспериментальных животных в Японии^[13]. К 2020-м годам общепринятым является новое определение: это любой подход, который позволяет избежать или свести к минимуму реальную или потенциальную боль, дистресс и другие неблагоприятные эффекты, испытываемые в любой момент жизни животных, и который улучшает их благополучие^[14]. Усовершенствование охватывает не только прямой вред, связанный с использованием животных, но и косвенный или случайный вред, связанный с разведением, транспортировкой, содержанием и животноводством.

История

В 1954 году Федерация университетов по защите животных (UFAW) решила спонсировать систематические исследования прогресса гуманных лабораторных методов^[15]. В октябре того же года Уильям Рассел, известный молодой зоолог, и Рекс Берч, микробиолог, получили назначение и начали систематическое изучение лабораторных методов в их этических аспектах. В 1956 году они подготовили общий отчёт для комитетов Федерации, и этот отчёт лёг в основу книги, которая была завершена в начале 1958 года. Большую часть времени они работали со специальным Консультативным комитетом под председательством профессора Питера Медавара.

В качестве вклада в празднование столетия «Происхождения видов» все цитаты в начале каждой главы взяты из работ Чарльза Дарвина.

Критика

Критика принципов связана с пониманием и реализацией различных аспектов подхода^[16]. Разные заинтересованные стороны (например, экспериментаторы на животных, представители учреждений, политики, активисты и общественность) могут по-разному интерпретировать 3R^[16][17]. Принципы при этом не затрагивают некоторые вопросы, сосредоточены на гуманном обращении с животными, а не на этике их использования^[16].

Отмечается, что продвижение принципов не привело к сокращению количества животных, используемых в экспериментах^[18][19]. Однако эта критика может быть результатом неправильного понимания принципа «сокращение» — он касается не абсолютного сокращения количества используемых животных, а сокращения количества животных, используемых в одном исследовании. Трудно оценить количество животных, не используемых в научных процедурах в результате методов замены или сокращения, но количество проводимых медицинских исследований растёт быстрее, чем количество используемых животных^[20].

В обзоре десятков статей, посвященных мышам в продолжительных экспериментах с болью, исследователи обнаружили, что в них не было упоминаний 3R, что может говорить о том, что исследователи не знают об этих принципах или равнодушны к ним^[21]. После обзора качества экспериментального дизайна в опубликованных журнальных статьях^[22] среди прочего было обнаружено, что использование принципов 3R и отчёты об этом были спорадическими. В результате в 2010 году были разработаны и опубликованы рекомендации ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)^[23] — список из 20 пунктов, которые должны быть указаны в публикациях, описывающих научные исследования с использованием животных. Многие журналы стали требовать от авторов соблюдения рекомендаций ARRIVE при подготовке рукописей^[24], но последующий обзор, опубликованный в 2014 году, показал, что уровень отчётности по некоторым элементам исследований по-прежнему остаётся низким^[25].

В ходе опроса португальских учёных, недавно прошедших обучение по 3R, исследователи обнаружили, что «на удивление большое количество исследователей не знали о принципе 3R, даже те, кто работал с животными более 10 лет». Обучение 3R «не изменило представления о текущих и будущих потребностях в использовании животных в исследованиях», но расширило знания о применении 3R^[26]. Авторы обнаружили, что проводимое ими обучение «по-видимому, мало влияет на о принятии исследователями замещающих альтернатив использованию животных»^[26].

Примечания

1. Russell, W.M.S. and Burch, R.L., (1959). The Principles of Humane Experimental Technique, Methuen, London. ISBN 0900767782 A digital version of the Principles may be accessed for free on the website Архивная копия от 1 декабря 2022 на Wayback Machine of Johns Hopkins University’s Center for Alternatives to Animal Testing (CAAT).
2. Rowan, A.D., (1991). The alternatives concept. Animal Welfare Information Center Newsletter, 2(2): 1-2
3. What are the 3Rs?  (неопр.) National Centre for Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research. Дата обращения: 14 августа 2013. Архивировано из оригинала 1 августа 2014 года.
4. Reber, Arthur S. (2017) What if all animals are sentient?. Animal Sentience 16(6) DOI: 10.51291/2377-7478.1225 https://www.wellbeingintlstudiesrepository.org/cgi/viewcontent.cgi?article=1225&context=animsent Архивная копия от 14 апреля 2023 на Wayback Machine
5. Hogberg. Mini-brain Organoids  (неопр.). Animal Welfare Information Center. Center for Alternatives to Animal Testing, Johns Hopkins University (4 июня 2020). Дата обращения: 17 декабря 2020. Архивировано 26 сентября 2021 года.
6. "Use and application of 3D-organoid technology". Human Molecular Genetics. 27 (R2): R99—R107. August 2018. doi:10.1093/hmg/ddy187. PMID 29796608.
7. "A brief history of organoids". American Journal of Physiology. Cell Physiology. 319 (1): C151—C165. July 2020. doi:10.1152/ajpcell.00120.2020. PMID 32459504.
8. "Organoids are promising tools for species-specific in vitro toxicological studies". Journal of Applied Toxicology. 39 (12): 1610—1622. December 2019. doi:10.1002/jat.3815. PMID 31168795.
9. "iPS, organoids and 3D models as advanced tools for in vitro toxicology". Altex. 37 (1): 136—140. 2020-01-20. doi:10.14573/altex.1911071. PMID 31960938.
10. "Benchmark dose and the three Rs. Part II. Consequences for study design and animal use". Critical Reviews in Toxicology. 44 (7): 568—80. August 2014. doi:10.3109/10408444.2014.925424. PMID 25000331.
11. "Harnessing Preclinical Molecular Imaging to Inform Advances in Personalized Cancer Medicine". Journal of Nuclear Medicine. 58 (5): 689—696. May 2017. doi:10.2967/jnumed.116.181693. PMID 28385796.
12. National Centre for the Replacement, Reduction and Refinement of Animals in Research  (неопр.). National Centre for the Replacement, Reduction and Refinement of Animals in Research. Дата обращения: 14 августа 2013. Архивировано из оригинала 1 августа 2014 года.
13. Tatsuji Nomura, Takeshi Watanabe, Sonoko Habu. Humanized Mice. — Springer Science & Business Media, 2008-03-11. — С. 5. — 209 с. — ISBN 978-3-540-75647-7. Архивировано 9 ноября 2023 года.
14. "Harmonising the definition of Refinement" (PDF). Animal Welfare. 2005. Архивировано (PDF) 14 апреля 2023. Дата обращения: 14 апреля 2023.
15. Continuing Efforts to More Efficiently Use Laboratory Animals. — National Academies Press (US), 2004. Архивная копия от 21 июня 2023 на Wayback Machine
16. "The 3Rs Principle – Mind the Ethical Gap!" (PDF). ALTEX. Proceedings of WC8. 2012. Архивировано (PDF) 3 августа 2017. Дата обращения: 14 июля 2015.
17. Balancing Reduction and Refinement  (неопр.). PiLAS. Дата обращения: 14 апреля 2023. Архивировано из оригинала 8 октября 2017 года.
18. "Trends in animal use at US research facilities". Journal of Medical Ethics. 41 (7): 567—9. July 2015. doi:10.1136/medethics-2014-102404. PMID 25717142.
19. "New techniques for producing transgenic animals - a mixed blessing from both the scientific and animal welfare perspectives" (PDF). Alternatives to Laboratory Animals. 42 (2): 93—4. May 2014. doi:10.1177/026119291404200201. PMID 24901903. Архивировано (PDF) 15 июля 2015. Дата обращения: 14 апреля 2023.
20. Getting the measure of replacement, reduction and refinement - NC3Rs  (неопр.). www.nc3rs.org.uk. Дата обращения: 16 августа 2022. Архивировано из оригинала 3 августа 2017 года.
21. "Prolonged pain research in mice: trends in reference to the 3Rs". Journal of Applied Animal Welfare Science. 16 (1): 77—95. 2013. doi:10.1080/10888705.2013.741004. PMID 23282295. Архивировано 3 августа 2017. Дата обращения: 14 апреля 2023.
22. "Survey of the quality of experimental design, statistical analysis and reporting of research using animals". PLOS ONE. 4 (11): e7824. November 2009. Bibcode:2009PLoSO...4.7824K. doi:10.1371/journal.pone.0007824. PMID 19956596.
23. "Improving bioscience research reporting: the ARRIVE guidelines for reporting animal research". PLOS Biology. 8 (6): e1000412. June 2010. doi:10.1371/journal.pbio.1000412. PMID 20613859.
24. The role of journals in implementing the 3Rs: ARRIVE and beyond  (неопр.). NC3Rs (19 января 2015). Дата обращения: 14 апреля 2023. Архивировано 14 апреля 2023 года.
25. Baker D, Lidster K, Sottomayor A, Amor S (January 2014). "Two years later: journals are not yet enforcing the ARRIVE guidelines on reporting standards for pre-clinical animal studies". PLOS Biology. 12 (1): e1001756. doi:10.1371/journal.pbio.1001756. PMC 3883646. PMID 24409096.
26. "Scientists and the 3Rs: attitudes to animal use in biomedical research and the effect of mandatory training in laboratory animal science" (PDF). Laboratory Animals. 48 (1): 50—60. January 2014. doi:10.1177/0023677213498717. PMID 23940123. Архивировано (PDF) 18 апреля 2023. Дата обращения: 14 апреля 2023.