Forschung für mehr Tierschutz
Replace, Reduce, Refine
Das Link öffnet sich im gleichen Fenster:“3R Entwicklungs- und Transferzentrum Furtwangen” fördert moderne Alternativmethoden zum Tierversuch in der biomedizinischen Forschung. Die Hochschule Furtwangen ist damit als einzige Hochschule für Angewandte Wissenschaften Mitglied im renommierten 3R-Netzwerk des Landes Baden-Württemberg. Im Fokus stehen innovative und humane Technologien wie Zellkulturen, Organoide und Computersimulationen, um wissenschaftliche Erkenntnisse möglichst tierversuchsfrei zu gewinnen. Grundlage sind die 3R-Prinzipien:
- Replace (Ersetzen): Tierversuche durch alternative Methoden wie Zellkulturen oder Computersimulationen ersetzen.
- Reduce (Reduzieren): Die Anzahl von Versuchen und Versuchstieren auf das notwendige Minimum begrenzen.
- Refine (Verbessern): Belastungen für Tiere durch bessere Methoden und Haltungsbedingungen minimieren.
Mehr als Forschung
Die Arbeit des 3R-Zentrums umfasst drei zentrale Bereiche: Forschung, Öffentlichkeitsarbeit sowie Aus- und Weiterbildung. Das Team beschäftigt sich mit der Entwicklung moderner Alternativmethoden wie Organ-on-a-Chip-Systemen, digitalen Modellen und innovativen In-vitro-Technologien zur Reduktion von Tierversuchen. Ein weiterer Bereich ist die Vernetzung von Forschung, Lehre und Industrie sowie die Förderung und Verbreitung aktueller Erkenntnisse zu 3R-Methoden. Der dritte Bereich umfasst die Organisation von Seminaren, Lehrangeboten und Informationsformaten rund um alternative Methoden und die 3R-Prinzipien.
Alternativmethoden zum Tierversuch
Moderne Alternativmethoden zum Tierversuch ermöglichen es, biologische Prozesse ohne den Einsatz von Versuchstieren zu untersuchen. Dazu zählen verschiedene in-vitro-Modelle wie 2D-Zellkulturen, bei denen Zellen unter kontrollierten Laborbedingungen wachsen, sowie 3D-Zellkulturen und Organoide, die natürliche Gewebestrukturen realistischer nachbilden. Gewebemodelle kombinieren unterschiedliche Zelltypen, um Funktionen menschlicher Organe besser zu simulieren, während Organ-on-a-Chip-Technologien mithilfe mikrofluidischer Systeme dynamische Prozesse wie Stofftransport oder Organinteraktionen untersuchen. Ergänzt werden diese Ansätze durch In-silico-Modelle, also computergestützte Simulationen, die Wirkstoffeffekte und biologische Prozesse digital vorhersagen können. Durch die Kombination dieser Methoden lassen sich komplexe biologische Zusammenhänge zunehmend realitätsnah und tierversuchsfrei erforschen.
Forschungsmodelle
Das 3R Entwicklungs- und Transferzentrum Furtwangen beschäftigt sich mit dem Schwerpunkt Replace. Es werden innovative 3D-Gewebemodelle sowie computergestützte Methoden als humanrelevante Alternativen zum Tierversuch entwickelt. Im Fokus stehen moderne in-vitro-Modelle, etwa Tumor-Stoma-Systeme zur Krebsforschung und Wirkstofftestung, um Krankheitsprozesse realitätsnah und tierversuchsfrei zu untersuchen.
Tumor-Stroma Modell
Das 3D-Tumor-Stroma-Modell bildet die komplexe Tumorumgebung realitätsnah nach, indem Tumorsphäroide mit Gefäßzellen, Fibroblasten sowie Immunzellen wie Makrophagen und Neutrophilen kombiniert werden. Dadurch lassen sich frühe Prozesse der Tumorentwicklung, Angiogenese und Metastasierung detailliert untersuchen. Das Modell ermöglicht die Analyse neuer und etablierter Wirkstoffe unter humanrelevanten Bedingungen – schneller, präziser und ohne Tierversuche. Durch den Einsatz patientenabgeleiteter Tumorzellen können zudem individuelle Unterschiede berücksichtigt und personalisierte Therapieansätze erforscht werden.
Mikrofluides Metastasenmodell
Das mikrofluidisches in-vitro Modell zur Untersuchung der Tumorzell-Extravasation ermöglicht die realitätsnahe Nachbildung von Blutgefäßen auf einem Chip. Dabei interagieren Tumorzellen unter kontrollierten Flussbedingungen mit einer Endothelbarriere, wodurch wichtige Schritte der Metastasierung – wie Anhaften, Durchtritt durch die Gefäßwand und Gewebeinvasion – präzise untersucht werden können. Das Modell eignet sich zudem zur Testung neuer Wirkstoffe gegen Metastasierung und kann flexibel mit verschiedenen Tumorzelllinien oder patientenabgeleiteten Zellen kombiniert werden.
3D-Wundheilungsmodel
Das 3D-Full-Thickness-Hautmodell bildet menschliche Haut mit epidermalen und dermalen Strukturen realitätsnah im Labor nach. Durch standardisierte Verletzungen können zentrale Prozesse der Wundheilung – wie Entzündungsreaktionen, Zellmigration und Geweberegeneration – gezielt untersucht werden. Das Modell dient der Entwicklung und Testung neuer Therapieansätze und bietet eine reproduzierbare, humanrelevante Alternative zu Tierversuchen. Langfristig wird das System vollständig tiermaterialfrei weiterentwickelt.
3D Knochenmodell (noch im Aufbau)
Das 3D-in-vitro-Knochenmodell befindet sich derzeit im Aufbau und soll die komplexe Interaktion zwischen Knochengewebe und orthopädischen Implantaten realitätsnah im Labor nachbilden. Dafür werden knochentypische, stromale und immunologische Zelltypen mit biomimetischen Materialien wie Hydrogelen oder Hydroxylapatit kombiniert. Ziel ist es, Zellreaktionen, Entzündungsprozesse und die Integration von Implantaten unter humanrelevanten Bedingungen zu untersuchen. Langfristig soll das Modell die Entwicklung moderner Implantatmaterialien unterstützen und präklinische Tierversuche reduzieren.
Blut-Hirn-Schrankenmodell (noch im Aufbau)
Das in-vitro-Modell der Blut-Hirn-Schranke dient der Untersuchung, wie Mikro- und Nanoplastik mit dem zentralen Nervensystem interagiert. Das Modell befindet sich noch im Aufbau, aber es wird Endothelzellen, Perizyten und Astrozyten kombinieren, um die Blut-Hirn-Schranke realitätsnah nachzubilden. Ziel ist es, den Transport von Umweltpartikeln sowie mögliche neurotoxische Effekte besser zu verstehen und langfristig eine reproduzierbare Alternative zu Tierversuchen zu etablieren.
Das 3R-Netzwerk Baden-Württemberg
Baden-Württemberg gehört zu den führenden biomedizinischen Forschungsstandorten Deutschlands und trägt damit eine besondere Verantwortung für die Umsetzung der 3R-Prinzipien. Seit 2020 fördert das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg ein landesweites 3R-Netzwerk, das moderne Alternativmethoden zum Tierversuch stärkt. Kern des Netzwerks sind mehrere 3R-Zentren, die Forschung, Lehre und Wissenstransfer zu tierversuchsfreien Methoden in Baden-Württemberg vernetzen und weiterentwickeln.
Furtwangen
Das “3R Entwicklungs- und Transferzentrum für 3D-Gewebemodelle in vitro und in silico” der Hochschule Furtwangen am Campus Schwenningen kombiniert in einem interdisziplinären Ansatz die an der Hochschule Furtwangen bestehenden Forschungskompetenz zu 3D-Gewebemodellen in vitro (zum Beispiel 3D-Tumor-Stroma/Angiogenese-Modell, 3D-Hautmodell, Mikrofluides Metastasierungsmodell, 3D-Knochenmodell) mit der Modellierung von Geweben in silico (reduce, replace) und statistisch unterstützter optimierter Versuchsplanung (refine).
Heidelberg
Das “Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:Interdisziplinäre Zentrum zur Erforschung von Darmgesundheit (IZDG)” vereint ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlerinnen, Ärzten und Bioinformatikerinnen und -informatikern, das sich auf die molekularen Ursachen komplexer Darmerkrankungen wie Morbus Hirschsprung, chronisch entzündliche Darmerkrankungen und das Reizdarmsyndrom spezialisiert hat. Als Teil des landesweiten 3R-Netzwerks Baden-Württemberg arbeitet das IZDG konsequent nach dem Replace-Prinzip und nutzt für experimentelle Fragestellungen ausschließlich humane Zell- und Organkulturmodelle aus eigenem Gewebe der Patientinnen und Patienten. Dadurch werden Tierversuche vermieden und gleichzeitig neue, patientenspezifische Erkenntnisse gewonnen. Neben der experimentellen Forschung werden klinische, phänotypische, epigenetische und genetische Daten erhoben und in integrativen Analysen zusammengeführt, um die zugrunde liegenden Pathomechanismen ganzheitlich im individuellen Kontext zu verstehen. Das übergeordnete Ziel des IZDG ist es, auf dieser Grundlage alternative und individualisierte Therapieansätze zu entwickeln und so zur Verbesserung von Diagnostik und Behandlung beizutragen. Zusätzlich engagiert sich das Zentrum in der wissenschaftlichen Lehre, um das Bewusstsein für das 3R-Prinzip zu stärken und die nächste Generation von Forschenden entsprechend auszubilden.
Tübingen
Das Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:3R-Center Tübingen unterstützt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Nutzung innovativer Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch und fördert ein interdisziplinäres Bewusstsein für moderne, humane Ansätze in Forschung und Lehre. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Aufbau einer Technologieplattform mit unterschiedlich komplexen in vitro-Modellen, darunter kommerzielle Systeme sowie eigene Entwicklungen aus dem baden-württembergischen 3R-Netzwerk. Besonders im Fokus stehen die Entwicklung und Anwendung von Organ-on-Chip-Systemen für Grundlagenforschung, Arzneimittelentwicklung, personalisierte Medizin, Verbraucherschutz und Toxikologie – unterstützt durch das internationale µOrganoLab-Team von Prof. Dr. Peter Loskill. Das Zentrum agiert als Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Politik, Lehre und Öffentlichkeit. Es informiert über 3R-Aktivitäten, organisiert Seminare, Workshops und Weiterbildungen und berät Forschende bei der Auswahl geeigneter Alternativmethoden, um Tierversuche zu ersetzen oder zu reduzieren. Durch die Zusammenarbeit mit dem NMI Reutlingen wird die Übertragbarkeit präklinischer Ergebnisse auf den Menschen verbessert und Forschungsprozesse effizienter, sicherer und nachhaltiger gestaltet.
Ulm
Das Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:"Innovative 3R-Methoden Zentrum Ulm" (iR-Centre Ulm) an der Universität Ulm konzentriert sich auf die Entwicklung und Implementierung innovativer 3R-Methoden in der biomedizinischen Forschung. Ziel des Zentrums ist es, Tierversuche durch moderne Alternativmethoden zu ersetzen, ihre Anzahl zu reduzieren und unvermeidbare Versuche möglichst schonend zu gestalten. Das iR-Centre Ulm fördert interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fachbereichen und Institutionen, um innovative Ansätze zur Erforschung von Krankheiten und zur Entwicklung neuer Therapien zu entwickeln. Ein Schwerpunkt liegt auf der Nutzung von Zellkulturen, Organoiden, Mikrofluidik-Systemen und computergestützten Modellen als tierversuchsfreie Alternativen. Darüber hinaus engagiert sich das Zentrum in der Ausbildung und Sensibilisierung von Forschenden für die 3R-Prinzipien durch Workshops, Seminare und Schulungen. Es bietet Beratung und Unterstützung bei der Auswahl geeigneter Alternativmethoden und trägt zur Verbreitung von Wissen über 3R-Methoden in der wissenschaftlichen Gemeinschaft bei.
Rhein-Neckar
Das Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:“3R-Zentrum Rhein-Neckar” bündelt die Expertise des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit Mannheim, der Universitätsmedizin Mannheim und der Universität Heidelberg, um die 3R-Prinzipien (Replace, Reduce, Refine) konsequent umzusetzen. Schwerpunktmäßig konzentriert sich das Zentrum auf die Verbesserung und Reduzierung von Tierversuchen durch gezielte Refinement-Ansätze, die Optimierung von Methoden und Messverfahren sowie den Einsatz modernster Alternativmethoden wie Organoiden, Zellmodellen und computergestützten Simulationen. Ziel ist es, Tierversuche ethisch vertretbar, effizient und wissenschaftlich belastbar zu gestalten und gleichzeitig den medizinischen Fortschritt voranzutreiben. Das Zentrum dient als zentrale Anlaufstelle für Forschende in der Region, unterstützt bei der Planung neuer Experimente, bietet Trainings und Seminare zu den 3R-Prinzipien an und fördert den Austausch von Daten und Know-how über eine zentrale Datenbank. Aktuelle Projekte umfassen unter anderem die Implementierung eines Sozialverhaltenssystems für Ratten zur Reduktion von Einzelhaltung und die Entwicklung eines nicht-invasiven Arzneimittelabgabesystems für das Zentralnervensystem. Durch diese integrative Arbeit stärkt das 3R-Zentrum Rhein-Neckar sowohl das Tierwohl als auch die Qualität und Reproduzierbarkeit biomedizinischer Forschung.
Stuttgart
Das “Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:3R-BioMedicUS” bündelt die biomedizinische Forschung und Lehre der Universität Stuttgart zur Entwicklung innovativer Patientenmodelle als Alternativen zu Tierversuchen. Ziel ist es, die 3R-Prinzipien (Replacement, Reduction, Refinement) konsequent umzusetzen und den Einsatz von Tieren in der Forschung so weit wie möglich zu reduzieren. Dabei kommen moderne Technologien wie vaskularisierte Gewebeschnitte, 3D-gedruckte Tumormodelle, Organoide und virtuelle Simulationen zum Einsatz, die präzisere und besser übertragbare Erkenntnisse liefern als klassische Tierversuche. Ein Schwerpunkt liegt auf der Krebsforschung: Ex vivo-Gewebeschnitte menschlicher Tumoren, de novo 3D-gedruckte Tumormodelle und in silico-Analysen ermöglichen zuverlässige Tests von Wirkstoffen und Antikörpern, die später direkt auf Patientinnen übertragbar sind. Durch die Kombination dieser Ansätze wird die Übertragbarkeit präklinischer Daten deutlich verbessert, Tierversuche können reduziert oder ersetzt werden, und neue Therapieansätze lassen sich effizienter entwickeln. Das Zentrum engagiert sich zudem in Ausbildung, Lehre und Wissensvermittlung, um Studierende, Forschende und die Öffentlichkeit für die 3R-Prinzipien zu sensibilisieren. In Zusammenarbeit mit Partnern wie dem IBBS und dem Robert Bosch-Krankenhaus sowie im Rahmen des 3R-Netzwerks Baden-Württemberg fördert BioMedicUS die Entwicklung einer Technologieplattform für Wirkstoff-Screening, die die biomedizinische Forschung der Zukunft prägen soll.
Karlsruhe
Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:“Replace, Reduce, Refine Organismal Research by Computational and Cellular technologies” (3ROCKIT) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bündelt die biomedizinische Forschung zur Entwicklung innovativer Alternativen zu Tierversuchen. Ziel ist es, die 3R-Prinzipien konsequent umzusetzen und langfristig auf das 6R-Prinzip (inklusive Robustness, Registration, Reporting) zu erweitern. Dazu entwickelt das Zentrum moderne in vitro und in silico Technologien, wie digitale Zwillinge, KI-gestützte Modelle, 3D-Gewebemodelle und autonome Self-Driving Labs, um Tierversuche schrittweise zu ersetzen, zu reduzieren und zu verfeinern. Das Zentrum stellt mit seinen Core Units für Tissue Models, Virtual Human Twins, Tissue Imaging und 3D Printing die nötige Infrastruktur für präklinische Forschung bereit. Proben von Patientinnen und Patienten, primäre Zellen und iPS-Zellen werden in der BioBank für innovative Forschung gespeichert und für die Entwicklung neuer Wirkstoffe, personalisierter Medizin und Biomaterialien genutzt. Durch die Kombination von computergestützten Modellen, Geweberekonstruktionen und Hochleistungsdatenanalysen werden Tierversuche zunehmend durch realitätsnahe, humane Modelle ersetzt. Darüber hinaus fördert 3ROCKIT den Wissensaustausch zwischen Wissenschaft, Industrie und Regulierungsbehörden, bietet Schulungen und Plattformen für Forschende aller Disziplinen und unterstützt die schnelle Umsetzung neuer Alternativmethoden in die Praxis. So trägt das Zentrum dazu bei, die biomedizinische Forschung effizienter, reproduzierbarer und ethisch verantwortlicher zu gestalten.
CAAT-Europe
Das Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:Center for Alternatives to Animal Testing in Europe (CAAT-Europe) ist ein transatlantisches Bündnis zwischen der Universität Konstanz und der Johns Hopkins University. Mit dem Vorhaben „Forschungs- und Harmonisierungsmaßnahmen zur Förderung der Akzeptanz tierfreier neuer Ansatzmethoden in verschiedenen Interessengruppen“ (NAM-ACCEPT) bringt sich der Verbund in das baden-württembergische 3R-Netzwerk ein.
Das Team
Link öffnet sich im gleichen Fenster:Prof. Dr. Margareta Müller: Leiterin des 3R-Zentrum Furtwangen
Link öffnet sich im gleichen Fenster:Claudia Kühlbach: Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Link öffnet sich im gleichen Fenster:Lea Olschewski: Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Link öffnet sich im gleichen Fenster:Darleen Deter: Wissenschaftliche Mitarbeiterin
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