Op uitnodiging van de Universiteit van Bern werkten internationale experts nieuwe aanbevelingen uit voor het ontwerp van dierstudies. Ze moedigen een paradigma verschuiving aan om de reproduceerbaarheid van wetenschappelijke resultaten te verbeteren en het aantal dieren te verminderen.
Dierproeven worden doorgaans uitgevoerd onder sterk gestandaardiseerde laboratoriumomstandigheden. Hoewel standaardisatie bedoeld is om de reproduceerbaarheid van wetenschappelijke resultaten te verbeteren, is de reproduceerbaarheid in werkelijkheid verrassend laag. Om robuustere resultaten te produceren, raden experts uit verschillende onderzoeksgebieden nu aan om biologische variatie in het ontwerp van dierproeven te introduceren.
“Het vermogen om wetenschappelijke bevindingen te reproduceren door middel van een onafhankelijk replicatie onderzoek is de zuurtest waarmee wetenschappers feiten onderscheiden van louter anekdotes”, zegt hoofdauteur Bernhard Voelkl, die de workshop samen met Hanno Würbel, hoogleraar dierenwelzijn aan de Universiteit van Bern, organiseerde. Würbel voegt hieraan toe: “Slechte reproduceerbaarheid veroorzaakt economische kosten en wetenschappelijke onzekerheid en roept ook ethische bezwaren op als het de medische vooruitgang belemmert en dieren worden gebruikt voor onduidelijk onderzoek.”
Vorig jaar kwamen Voelkl, Würbel en andere experts op het gebied van dierbiologie, experimenteel ontwerp en biostatistiek bijeen om strategieën te bespreken om deze uitdaging aan te gaan. Ze concludeerden dat er een paradigma verschuiving in experimenteel ontwerp nodig is en presenteren hun overwegingen in het tijdschrift “Nature Reviews Neuroscience”.
Er is meer biologische variatie nodig.
Strenge standaardisatie van zowel de kenmerken van de dieren als hun omgeving is de norm bij het bestuderen van de effecten van een experimentele interventie voor het krijgen van een kandidaat medicijn. Het elimineren van alle andere bronnen van variatie dan de experimentele interventie is bedoeld om de precisie van de resultaten te vergroten en tegelijkertijd het aantal dieren per experiment te verminderen. Deze rigoureuze standaardisatie beperkt echter het aantal dieren en de omstandigheden waaronder de bevindingen betrouwbaar kunnen worden gegeneraliseerd.
“Veel dierproeven worden uitgevoerd onder een zo beperkt aantal omstandigheden dat er een aanzienlijk risico bestaat op het verkrijgen van resultaten die waarschijnlijk niet reproduceerbaar zijn”, zegt Würbel. Het team pleit daarom voor “heterogenisatie”, het opzettelijk opnemen van biologische variatie in het ontwerp van dierproeven om het bereik van condities waarnaar bevindingen kunnen worden gegeneraliseerd te optimaliseren en zo de reproduceerbaarheid te verbeteren.
Kenniswinst per dier en experiment maximaliseren.
“Met dit ontwerp kunnen we de noodzaak om interventies onder dezelfde omstandigheden te vergelijken afwegen tegen de mogelijkheid om heterogeniteit te introduceren, waardoor we kunnen bepalen of effecten robuust zijn over een reeks voorwaarden”, zegt Naomi Altman, emeritus hoogleraar statistiek bij Penn State. Onderzoekers kunnen biologische variatie introduceren om populaties op vele manieren te bestuderen, bijvoorbeeld door verschillende soorten dieren, leeftijdsgroepen of dieren onder verschillende huisvestingsomstandigheden op te nemen. Als alternatief kunnen ze experimenten opsplitsen in verschillende onafhankelijke batches dieren of multi laboratoriumonderzoeken uitvoeren.
‘Voor elk experiment is er geen beste oplossing’, zegt Voelkl. “Daarom raden we heterogenisatie van dieren en omgevingsomstandigheden in algemene termen aan. Onderzoekers moeten hun keuzes rechtvaardigen met betrekking tot het aantal dieren en de omstandigheden waaronder hun bevindingen zouden moeten veralgemenen.” Mogelijke strategieën moeten in toekomstige studies worden onderzocht om onderzoekers beter te begeleiden bij hun keuzes.
De experts zijn ervan overtuigd dat door het introduceren van biologische variatie in studieontwerp, minder studies, en dus minder dieren, nodig zullen zijn om robuuste resultaten te behalen. Hoewel het aantal dieren dat in één enkele studie wordt gebruikt in sommige gevallen kan toenemen, zal het totale aantal dieren dat in het onderzoek wordt gebruikt afnemen, benadrukken de auteurs. “We stellen een paradigma verschuiving voor om de voordelen van het onderzoek te vergroten en het aantal dieren dat voor onderzoek wordt gebruikt te verminderen”, zegt Würbel. “In plaats van het aantal dieren per experiment te minimaliseren, moeten we de hoeveelheid kennis die we per dier en experiment opdoen, maximaliseren.”
Heroverweging door financiers en toezichthouders
Om deze paradigma verschuiving te bevorderen, beveelt het team aan dat financiers, regelgevers en redacteuren van wetenschappelijke tijdschriften heterogenisatie als de standaardoptie beschouwen en onderzoekers vragen om onderzoeksontwerpen te rechtvaardigen in termen van de reeks voorwaarden waarop hun bevindingen van toepassing moeten zijn.
De workshop werd gefinancierd door de Swiss National Science Foundation (SNSF) en de afdeling dierenwelzijn van de universiteit van Bern.