[Animal experimentation and progress in medicine].

G Model

MEDCLI-2956; No. of Pages 7 Med Clin (Barc). 2014;xx(x):xxx–xxx

www.elsevier.es/medicinaclinica

Artıćulo especial

La experimentacioń animal y el progreso de la medicina Animal experimentation and progress in medicine Joan M.V. Pons a,b,*, Gaieta` Permanyer-Miralda a,b,c, Jordi Camı´ d y Joan Rode´s e a

Age`ncia de Qualitat i Avaluacio´ Sanita`ries, Barcelona, Espanã Centro de Investigacioń Biome´dica en Red de Epidemiologıá y Salud Pu´blica, Barcelona, Espanã Me´dico eme´rito, Unitat d’Epidemiologia,Servei de Cardiologia, Hospital Universitari Vall d’Hebron, Barcelona, Espanã d Fundacio´ Pasqual Maragall, Barcelona, Espanã e Institut d’Investigacio´ Sanita`ria IDIBAPS, Hospital Clıńic, Barcelona, Espanã b c

´ N D E L A R T I´ C U L O INFORMACIO

Historia del artıćulo: Recibido el 30 de enero de 2014 Aceptado el 6 de marzo de 2014 On-line el xxx

Introduccioń Se atribuye al me´dico Erası´strato de Alejandrıá (304-250 a. C.) el uso de animales de experimentacioń para el estudio de los humores corporales. Galeno (129-200 d. C.), utilizando cerdos, establecio´ el canon que perduro´ hasta el Renacimiento. Francis Bacon (1521-1626), William Harvey (1578-1657) y Rene´ Descartes (1596-1650) experimentaron con animales, y del u´ltimo se deriva la concepcioń de que los animales son como ma´quinas, incapaces de pensar o percibir dolor1. Dos fisio´logos franceses, François Magendie (1783-1855) y Claude Bernard (1813-1878), establecieron los fundamentos de la experimentacioń animal para estudiar las funciones corporales. Claude Bernard, padre de la medicina experimental2, denigraba la naciente ciencia estadı´stica y dudaba que la teorıá de la evolucioń pudiera someterse a experimentacioń. La uńica ciencia posible de la vida, decıá, ha de ser determinı´stica. De ahı´ su repulsa a la medicina sustentada en la observacioń y la comparacioń. La indeterminacioń no conoce leyes, y sin leyes, no hay ciencia. Para Bernard, si toda materia viva sigue las mismas leyes fisiolo´gicas, los experimentos en animales han de dar lugar a verdades aplicables a los humanos3. Fue en el siglo XIX, con la anestesia (1842/1847) y las tećnicas quiru´rgicas, cuando la experimentacioń animal inicio´ su ascenso, surgiendo los movimientos antiviviseccionistas y las primeras regulaciones en la experimentacioń con animales: la ley contra la crueldad con los animales en el Reino Unido (1876)1. Siendo

* Autor para correspondencia. Correo electrońico: [email protected] (Joan M.V. Pons).

abundante a partir de entonces la literatura e´tica y filoso´fica1,4, y persistiendo la controversia, se debe reconocer el esfuerzo del Nuffield Council of Bioethics para alcanzar un compromiso entre las partes5. La mayor parte de los paı´ses tienen normas sobre la experimentacioń animal, como es la directiva europea y su transposicioń6. Definen la composicioń y funciones de los comite´s e´ticos de experimentacioń animal (CEEA) y suelen contemplar el registro en el uso de animales y su cuidado, la tipologıá y evaluacioń de proyectos, ası´ como los principios que deben inspirar la experimentacioń: reemplazo, reduccioń y refinamiento (las 3 erres)7. Las legislaciones sobre las especies difieren: mientras que la legislacioń americana no incluye roedores y pa´jaros7, la europea incorpora incluso nuevas especies como los cefalo´podos, primer grupo de invertebrados incluido. Distintas instituciones han resaltado la importancia de la investigacioń en animales para la resolucioń de problemas me´dicos7,8. Numerosos ejemplos ilustran estos beneficios: insulina (perros), transfusiones (diversos animales), vacuna contra la polio (primates no humanos), cirugıá, marcapasos y trasplante cardıáco (perros, cerdos), etc. Mu´ltiples especies animales han contribuido al bienestar humano, por no mencionar la ganaderıá. Este trabajo surge de la crı´tica formulada a la tan repetida letanıá de que «praćticamente todos los logros me´dicos del pasado siglo han dependido, directa o indirectamente, de la investigacioń en animales»9. El riesgo de generalizaciones como esta es que de una atribucioń a posteriori se pase a una a priori (no hay progreso me´dico sin investigacioń ba´sica y de laboratorio). Es incuestionable que el conocimiento de la fisiologıá humana ha derivado en gran medida de modelos animales10. Pero la pregunta que aquı´ se formula es co´mo deben considerarse, independientemente de

http://dx.doi.org/10.1016/j.medcli.2014.03.021 ˜ a, S.L. Todos los derechos reservados. 0025-7753/ß 2014 Elsevier Espan

Co´mo citar este artıćulo: Pons JMV, et al. La experimentacioń animal y el progreso de la medicina. Med Clin (Barc). 2014. http:// dx.doi.org/10.1016/j.medcli.2014.03.021

G Model

MEDCLI-2956; No. of Pages 7 J.M.V. Pons et al / Med Clin (Barc). 2014;xx(x):xxx–xxx

2

prejuicios de valor, la validez y relevancia clıńica de la experimentacioń animal actual sobre fisiopatologıá y terapeútica ˜ an los estudios en animales humana. Es decir, que´ papel desempen en el panorama de la investigacioń biome´dica de nuestros dıás. En el presente trabajo no se consideran los estudios toxicolo´gicos en animales, cuya utilidad obedece a otros criterios y con una normativa bien definida. La premisa de que los datos obtenidos de la experimentacioń animal son predictivos de los resultados en humanos constituye la base de su amplio uso en la evaluacioń de potenciales agentes terapeúticos u otras intervenciones clıńicas. Sin embargo, tan solo entre un 11-20% de los fa´rmacos que se investigan clıńicamente acaban comercializańdose, y solo un 2-5% de los resultados prometedores de una investigacioń preclıńica pasan a ser evaluados para uso humano11,12. Esto se atribuye, en parte, a la falta de replicacioń en humanos de la experimentacioń animal. Parece, pues, legı´timo preguntarse hasta que´ punto la experimentacioń animal es fuente primordial de conocimiento me´dico, si lo es todavıá, si ha dejado de serlo o si lo es cada vez ma´s. En la experimentacioń animal interesa conocer, como en todo tipo de investigacioń biome´dica, la validez interna y la validez externa. La primera implica la adopcioń de me´todos para que en el ˜ o y la realizacioń del estudio se elimine la posibilidad de disen introducir sesgos. La segunda refleja la medida en que los resultados de la experimentacioń animal pueden generalizarse a la condicioń humana. En este caso, la validez se debe determinar especı´ficamente para cada enfermedad13. Para una valoracioń adecuada del uso de animales en la investigacioń biome´dica hay que situarla en el contexto general de esta. Hacia dońde va la investigacioń biome´dica?

?

La investigacioń biome´dica se situá en el denominado cuadrante de Pasteur, pues aun pudiendo tener un caraćter ba´sico, se inspira en su futura utilidad y ası´ se diferencia de la exclusivamente fundamental (Niels Bohr como ejemplo) o la dirigida a un uso praćtico y mercantil (Thomas Edison)14. La revolucioń de la biologıá molecular del siglo XX intensifico´ la visioń de que la generacioń de conocimiento seguıá un proceso lineal, unidireccional: del laboratorio y la experimentacioń animal a su aplicacioń tentativa en humanos (ensayos clıńicos), y, seguń resultados, su generalizacioń posterior (from bench to the bedside). Esto ha conducido a un desequilibrio creciente15, tanto en la distribucioń de los recursos como de los investigadores16. Diversos observadores10,17–19 destacan, en las u´ltimas dećadas, la existencia de un alejamiento de la investigacioń biome´dica de sus motivaciones ma´s directamente clıńicas. La consecuencia es la apertura de una brecha entre el conocimiento que surge y su aplicacioń clıńica, proponieńdose la investigacioń traslacional para cruzar dicho valle de la muerte20. Cuando investigadores biome´dicos ba´sicos solicitan proyectos y recursos argumentan a menudo que el valor de los mismos se basa en que dicha investigacioń, gran parte en modelos animales, predice los resultados en humanos y de ahı´ las futuras aplicaciones. Esta suposicioń puede ser cierta en ocasiones, y no hay duda de que ˜ alar los potenciales beneficios me´dicos puede servir para el sen atraer fondos y respaldo social. Pero sin dejar de ser esto una asuncioń, supone un menoscabo del valor del conocimiento de por sı´21. Hay razones10,17 para suponer que mucha de la investigacioń ba´sica actual ha centrado sus objetivos en la validacioń de hipo´tesis alejadas de la probable obtencioń de conocimiento significativo para la comprensioń de la fisiopatologıá o los avances en salud19. ˜ a, y hasta que la bonanza econo´mica se termino´, el En Espan gasto interno en I + D (pu´blico y privado) y el nu´mero de centros de investigacioń e investigadores crecieron hasta alcanzar un ma´ximo de 14.701,4 millones de euros (2008) y 134.653 investigadores en

600.000 481.860

500.000 389.674

400.000 300.000 213.302 200.000 121.614 100.000 0 2002

2005

2008

2012

Figura 1. Nu´mero de animales utilizados en estudios de biologıá fundamental en ˜ a. Espan

equivalentes a jornada completa (2010), lo que supone, respecto a 2002, un incremento del 136 y el 61,6%, respectivamente22. Aunque no hay datos fidedignos del porcentaje correspondiente a la investigacioń biome´dica, puede ser indicativa la tendencia observada en el uso de animales de experimentacioń. Sin considerar otros usos, el nu´mero de animales utilizados en estudios de biologıá fundamental se ha incrementado en un 296% entre 2002 y 2012 (fig. 1)23, siendo el aumento generalizado en las distintas enfermedades (fig. 2). Este gran incremento se debe al aumento en el uso de roedores, ratones especialmente, y peces (fig. 3). El aumento en los primeros se explica por la generacioń de ratones transgeńicos. Los peces, por su parte, y el pez cebra en particular por su transparencia, constituyen el modelo ma´s en boga en el estudio de la biologıá del desarrollo. En el conjunto de paı´ses europeos se ha registrado parecido incremento24, si bien entre 2008 y 2011 se observa una reduccioń en el uso global de animales, no ası´ para peces, y mıńimo para ratones25. Dicho incremento, relacionado con mamı´feros u ovı´paros ˜ os, supone un impacto en los animalarios y en cuanto a pequen recursos econo´micos. En EE. UU., el coste de un ratoń consanguıńeo esta´ entre los 17 $ y 60 $; cepas mutantes van desde los 40 $ hasta ma´s de 500 $. Si provienen de material criopreservado, pueden costar 1.900 $, y si es por encargo, transgeńicos a la carta, pueden llegar a los 3.500 $26.

Validez interna de la experimentacioń animal La falta de replicacioń en humanos de los estudios en animales se explica en parte porque muchos de estos experimentos estań ˜ ados, realizados y analizados27,28. Estudios recientes mal disen revelan los importantes de´ficits cualitativos de mucha de la investigacioń animal. Ası´, la ma´s reciente y amplia revisioń29 mostraba que tan solo un 59% de los estudios explicitaban la hipo´tesis o el objetivo del estudio, y el nu´mero y caracterı´sticas de los animales. La mayorıá de los trabajos no eran aleatorizados (87%) o cegados (86%), con lo cual la seleccioń y evaluacioń de resultados quedaba en entredicho. Los resultados favorables a la intervencioń experimental son ma´s comunes en los estudios no aleatorizados ni enmascarados30. La estimacioń de la muestra influye en la deteccioń del efecto (si realmente existe) y en el ˜ o experimental uso del nu´mero mıńimo de animales. El disen que minimice sesgos tiene implicaciones en la solidez de los resultados y en la idoneidad con la que los estudios en animales puedan trasladarse a ensayos clıńicos29. No es raro observar que en los trabajos sobre experimentacioń animal dejen de comunicarse datos sobre el me´todo seguido que impiden el examen de la validez o su replicacioń28.


G Model


200.000

184.839

173.202

180.000

3

160.000 140.000 114.345

120.000

2002

100.000

2005

80.000

2008

60.000 41.820

39.252

40.000 4.206

20.000

2012 19.889

10.322

0 Neurologíamental

Cardiovascular

Cáncer

Otras enfermedades

˜ a en experimentos para estudios sobre enfermedades humanas. Figura 2. Nu´mero de animales utilizados en Espan

Donde posiblemente ma´s se ha evaluado la presencia de sesgos en la experimentacioń animal ha sido en los estudios de sustancias neuroprotectoras en el ictus isque´mico agudo13. Una revisioń reciente (54 estudios de 10 fa´rmacos distintos) mostraba la baja calidad de muchos de los estudios publicados31. Los de´ficits tambień estaban presentes en otras enfermedades, como la insuficiencia cardıáca, la lesioń cerebral trauma´tica, el sıńdrome de distre´s respiratorio, la osteoporosis, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis mu´ltiple y la esclerosis lateral amiotro´fica13,28. Se requieren revisiones sistema´ticas para establecer mejor ˜ o y evaluar la calidad de las insuficiencias metodolo´gicas o de disen la evidencia cientı´fica de los datos con animales32,33. Los ˜ ar o iniciar investigadores deberıán disponer, antes de disen un nuevo experimento, de una revisioń sistema´tica de la experimentacioń animal realizada en el campo de intere´s, evitando ası´ la innecesaria replicacioń y malbaratamiento34. Un obstaćulo importante hace referencia al sesgo de publicacioń. En la investigacioń animal la publicacioń de resultados negativos es sorprendentemente baja13,35. Una revisioń de

intervenciones farmacolo´gicas en el ictus isque´mico agudo mostraba que un 16% de los estudios no se habıán publicado, y que la sobrestimacioń relativa de la eficacia llegarıá a un 31%. Solo un 2,2% de las publicaciones mostraban resultados no significativos36. Una encuesta entre investigadores que trabajan con animales reflejaba que solo la mitad de los estudios son publicados, lo cual implicaba una sobrestimacioń de la eficacia. La ausencia de significacioń estadı´stica era la causa ma´s frecuente de no publicacioń37. Otro estudio que recogıá metaana´lisis de experimentacioń animal y en distintas enfermedades neurolo´gicas encontro´ un predominio de significacioń estadı´stica a favor de la intervencioń experimental, siendo auń mayor al examinar los estudios metodolo´gicamente ma´s de´biles. Este sesgo de publicacioń podrıá explicar las discrepancias entre los estudios con animales y los ensayos en humanos38. Semejante a la colaboracioń Cochrane, pero posterior, existe una iniciativa para mejorar y recoger las revisiones de los estudios experimentales: Collaborative Approach to Meta Analysis and Review of Animal Data in Experimental Studies – CAMARADES–39. Ası´ como las guıás CONSORT mejoran la

395.921 268.703

Ratones

130.339 88.362 41.131 63.513 51.885 26.732

Ratas

2012 2008 2005 2002

30.185 52.521 28.349 4.444

Peces

0

50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 400.000 450.000

˜ a. Figura 3. Nu´mero de ratones, ratas y peces utilizados en estudios de biologıá fundamental en Espan


G Model

MEDCLI-2956; No. of Pages 7 4

J.M.V. Pons et al / Med Clin (Barc). 2014;xx(x):xxx–xxx

presentacioń de los ensayos clıńicos, tambień se han indicado unas ˜ o y la publicacioń de la recomendaciones para mejorar el disen experimentacioń animal: Animal Research: Reporting In-vivo Experiments –ARRIVE–33,40,41. Igualmente, se ha propuesto una lista de verificacioń para mejorar la calidad en la experimentacioń animal que incorpora las 3 erres y facilita la realizacioń de revisiones sistema´ticas. No deja de sorprender que los autores y expertos que elaboran este listado, al cotejar su propuesta con los requisitos para los autores de diferentes revistas cientı´ficas, constaten que aquellas con mayor factor de impacto sean las menos exigentes42. La validez externa: del laboratorio a la cabecera del enfermo Existen diversos me´todos para aproximar el impacto de la investigacioń en animales a las innovaciones diagno´sticas o terapeúticas en humanos: ana´lisis histo´ricos y estudio de casos; ana´lisis de citaciones en la literatura me´dica; encuestas entre investigadores; y revisiones sistema´ticas sobre la investigacioń en animales y su congruencia con los ensayos clıńicos43. Se ha examinado la calidad y validez externa de los artıćulos con ma´s de 500 citas en 7 de las ma´s importantes revistas cientı´ficas. De los 76 intervenciones, todas con resultados positivos, 28 (37%) fueron replicadas en ensayos clıńicos (de las cuales 8 fueron aprobadas para uso en pacientes), en 14 (18%) los estudios en humanos contradecıán los estudios experimentales, y 34 (45%) nunca fueron evaluadas clıńicamente. Ni la calidad metodolo´gica ni el tipo de enfermedad o tratamiento predecıán una futura aplicacioń humana, y solo los estudios de dosificacioń mostraron mayor probabilidad de traslacioń44. Una revisioń de la concordancia entre estudios en animales y en humanos de 6 intervenciones terapeúticas mostraba similares resultados solo en 345. Otro estudio que revisaba 6 intervenciones especı´ficas en animales mostraba que no solo habıá marcadas insuficiencias metodolo´gicas, sino tambień que dicha investigacioń no habıá sido u´til para informar la salud humana43. En una revisioń de revisiones (incluidas algunas de las referidas), su autor abogaba por la prohibicioń del uso de modelos animales que carezcan de datos cientı´ficos sobre utilidad humana46. El mismo autor recogıá en otra publicacioń 20 revisiones sistema´ticas, de las cuales solo en 2 los modelos animales demostraban una utilidad significativa en el desarrollo de intervenciones clıńicas47,48. No obstante, no tienen el mismo alcance un artıćulo en el BMJ43,45, una carta en el JAMA44 o una revisioń en la revista Alternatives to Laboratory Animals46,48. Estudios de casos han ilustrado las limitaciones de los modelos animales para establecer la seguridad de un producto. Como ejemplo, la reciente experimentacioń con un anticuerpo monoclonal en el tratamiento de la artritis y en la que, a pesar de la ausencia de efectos secundarios en ratones, ratas y macacos, los 6 voluntarios sanos tuvieron graves complicaciones. Distintos antiinflamatorios no esteroideos, con un buen perfil de seguridad en animales, han sido retirados por sus efectos adversos en humanos46. No hace falta recordar el caso de la talidomida, cuyas consecuencias llevaron a una mayor exigencia en la evaluacioń de la seguridad, aunque sus efectos teratogeńicos en otras especies se han inducido solo ocasionalmente49. La realizacioń de estudios preclıńicos de toxicidad en animales supone una necesidad que asume esas limitaciones a falta de un mejor me´todo, y que, aun satisfecha, no impide que muchos efectos adversos significativos sean descubiertos solo cuando el fa´rmaco se administra a gran escala. La experimentacioń animal presenta de´ficits notables y es curioso constatar que solo recientemente se propongan iniciativas para su mejora. Tanto la revista Nature28 como Science50 se hacıán eco de esta imperiosa necesidad. De otra forma, la asuncioń de

congruencia entre la experimentacioń animal y la humana no se justifica, pudieńdose cuestionar las cantidades de dinero destinadas a la investigacioń en modelos animales10. Resulta llamativo el eco que la experimentacioń animal recibe en medios de comunicacioń, donde figura como punta de lanza del progreso me´dico. No cabe duda de que la experimentacioń animal ha sido decisiva para este, pero es muy probable que la escasa replicacioń de muchos de sus resultados en el ser humano conduzca con frecuencia, incluso con rigor metodolo´gico, a esfuerzos baldıós14. Modelos, prediccioń y complejidad Se entiende por modelo aquella representacioń o descripcioń que muestra la estructura o funcioń de un objeto, sistema, o incluso concepto, sobre el cual no se puede intervenir directamente. Un modelo animal es un organismo vivo en el que se puede estudiar el feno´meno de intere´s y este tiene semejanzas, en algunos aspectos, con el feno´meno presente en el animal diana. Los modelos animales, en general mamı´feros u otros vertebrados, permiten estudiar los sistemas biolo´gicos y las enfermedades de una forma que no es realizable en los humanos; hipo´tesis especı´ficas y terapeúticas experimentales pueden ser evaluadas dentro de unos lı´mites e´ticos51. Entre los modelos animales de ma´s e´xito se citan las afecciones por deficiencias endocrinas y aquellas enfermedades infecciosas compartidas entre distintas especies7,10. Nadie cuestiona la aportacioń de la investigacioń animal en el desarrollo de vacunas y tratamientos de mu´ltiples enfermedades infecciosas. Sin embargo, hay casos de persistente discrepancia, y sirva de ejemplo el fracaso en la bu´squeda de una vacuna contra el virus de la inmunodeficiencia humana41. En el caso de los neuroprotectores en modelos animales de ictus, se han mencionado mu´ltiples factores para explicar el fracaso traslacional (tabla 1)52. Sin menoscabar el papel de la experimentacioń animal en el desarrollo de las terapeúticas oncolo´gicas dirigidas a dianas moleculares especı´ficas, el factor ma´s determinante de e´xito en su traslacioń a los humanos, ma´s que el tipo de modelo (celular, xenotrasplante, transgeńico), es que los modelos tumorales compartan la misma firma gene´tica que el tumor clıńico53. Es en el a´mbito de la Oncologıá donde es mayor la tasa de fracasos de los ensayos clıńicos, tal vez por el gran nu´mero de molećulas con una validacioń preclıńica subo´ptima que pasan a la experimentacioń humana53. Esta situacioń recuerda la de la ˜ os. investigacioń clıńica de hace 50 an La historia de la biologıá es la historia de la bu´squeda del modelo animal u organismo ma´s apropiado para responder a la cuestioń planteada54. Distintos modelos animales han facilitado la resolucioń de distintas inco´gnitas. Valga de ejemplo la elegancia de los experimentos con Aplysia, un molusco, para establecer las bases neurofisiolo´gicas de la memoria55. Sin embargo, la ciencia biolo´gica no puede tener la capacidad predictiva de la fı´sica o la quı´mica, a pesar de los ingentes esfuerzos para establecer explicaciones mecanicistas uńicas y universales de los feno´menos biolo´gicos49. Si se pone eńfasis en la medicina personalizada al reconocer las enormes variabilidades interindividuales en la respuesta a las enfermedades o a los fa´rmacos, parece ilo´gico inferir que se puedan encontrar en otras especies modelos animales que predigan con certeza la respuesta que determinados tratamientos tendrań en humanos49,56. Para algunos, las diferencias entre especies son cuantitativas, solo de grado. Constituye una visioń que parece ignorar los efectos de la evolucioń biolo´gica y el hecho de que los animales son organismos complejos. La divergencia evolutiva muestra que ninguń organismo modelo, sea un gusano (Caenorhabditis elegans), un ratoń o un primate superior, puede reiterar el fenotipo humano. Esto no implica que no pueda haber alguna correlacioń terapeútica


G Model


5

Tabla 1 Razones esgrimidas del fracaso traslacional de neuroprotectores en el modelo animal Modelo seleccionado

Seleccioń aneste´sica Monitorizacioń fisiolo´gica Criterios sobre el modelo Lesioń por reperfusioń A´rea de infarto Ventana terapeútica Penetracioń del fa´rmaco Concentracioń sanguıńea Evaluacioń de resultados

Diferencias entre especies en la tolerancia a la hipoxia, capacidad regenerativa, procesos de transcripcioń y metabolismo. Roedores jo´venes y sanos, sin morbilidades o factores de riesgo (hipertensioń, diabetes, dislipidemia, tabaquismo, alcoholismo). Exclusioń de hembras para evitar interferencias del ciclo hormonal Aneste´sicos con accioń neuroprotectora y tiempo de exposicioń a los mismos Flujo sanguıńeo cerebral en funcioń de la presioń de perfusioń, y esta, de la presioń arterial. Efecto neuroprotector de la hipotermia. Efectos de la dilucioń y del pH Forma de generar la oclusioń arterial, arteria afectada, grado de bloqueo. Diferencias entre embolia y trombosis en las arterias cerebrales Reversibilidad de la isquemia en el modelo animal de reperfusioń En la corteza cerebral en los modelos animales, mientras en humanos es a menudo en la sustancia blanca, lo cual influye en los resultados. La neuroproteccioń ha de ser efectiva tanto en infartos corticales como subcorticales Administracioń antes o inmediatamente despue´s del bloqueo arterial o ma´s tardıámente. Importancia de la penumbra isque´mica y del perıódo de tiempo hasta completar diagno´stico (pruebas de imagen en humanos) Concentracioń del fa´rmaco en el cerebro (medida en lı´quido cefalorraquı´deo o por PET). Papel de las proteıńas transportadoras Dosis efectivas (en animales y en humanos) y toxicidad. Vıá de administracioń A´rea de infarto como variable de resultado intermedio. Necesidad de conocer el grado de afectacioń y recuperacioń de la funcioń neurolo´gica y la calidad de vida. Evaluacioń a medio y largo plazo

PET: positron emission tomography («tomografıá por emisioń de positrones»). Fuente: Kamb53.

condiciones experimentales controladas no es un feno´meno biome´dico genuinamente humano persiste. Igualmente, la creencia de que las diferencias entre especies son solo de tipo cuantitativo (peso, a´rea de superficie, tasa metabo´lica, etc.), y no cualitativo, pasa por alto las diferencias evolutivas resultantes tanto a nivel de complejidad como de organizacioń3. A modo de resumen La experimentacioń animal ha representado uno de los instrumentos fundamentales para el conocimiento de la fisiologıá humana y el desarrollo de intervenciones me´dicas. Correctamente ˜ a un papel u´til, especialmente ejecutada e interpretada, desempen si se integra en lıńeas de investigacioń clıńicamente relevantes. La situacioń actual de la experimentacioń animal ilustra un dilema de la investigacioń biome´dica: estań olvidando algunos de sus exponentes su objetivo u´ltimo de mejorar la salud y corren el riesgo de futilidad, autocomplacencia y despilfarro?14. Esta´ comenzando a predominar el solipsismo investigador y unos objetivos alejados de la curiosidad intelectual genuina o de la finalidad explıćita de mejorar la salud humana?10. A la visioń unidireccional de la generacioń del conocimiento ˜ a(ba´sica/laboratorio/animales ! aplicada/clıńica/humanos) se an den otros problemas. El primero hace referencia a la validez externa de los modelos. Esta validez es y sera´ siempre cuestionable, aunque el reconocer esta limitacioń teo´rica de la experimentacioń animal no significa negar sus logros ni su posible valor. Hay caminos para alcanzar conocimiento u´til en clıńica que no pasan por la experimentacioń animal16, pero sin duda esta puede, en situaciones precisas, ser la mejor vıá existente, siempre que se acepte la incertidumbre que conlleva y se actué en consecuencia. El segundo problema es de orden social. Sorprende, frente al llamativo incremento de la experimentacioń animal, la elevada frecuencia de trabajos con insuficiencias metodolo´gicas y el retraso en aparecer recomendaciones para su mejora. Esto cuestiona el prestigio desorbitado de este tipo de investigacioń, tan favorecida por la hipe´rbole de algunos medios de comunicacioń, en el marco de la innovacioń terapeútica. Ambos problemas exigen una mayor actitud crı´tica sobre una actividad con evidente potencial de utilidad, pero que, no excepcionalmente, puede llevarse a cabo sin el rigor debido. Esta actitud de mayor exigencia crı´tica deberıá ser tanto interna, de los propios investigadores y de los CEEA, como externa, en los ?

?

entre modelos animales y humanos, pero sı´ que encontrarla es un reto. Este reto resulta ma´s marcado al pretender establecer modelos animales de enfermedades siste´micas o crońicas humanas y donde mu´ltiples estı´mulos y factores causales no compartidos, que pueden interaccionar, intervienen56. En todo caso sı´ es cierto que tales modelos pueden identificar vıás fisiolo´gicas que tambień pueden estar presentes en los humanos57. A medida que el conocimiento del genoma avance, ma´s manifiestas serań las diferencias entre especies y dentro de una misma especie. La distancia en la escala evolutiva exacerba estas discrepancias. El organismo modelo ma´s utilizado, el ratoń, divergio´ de la especie humana hace entre 75-100 millones de ˜ os, y el nuevo organismo modelo de moda, el pez cebra, hace an ˜ os56. Aunque se afirme la semejanza gene´tica 450 millones de an entre los roedores y los humanos, no deberıán soslayarse las diferencias a distintos niveles (epigene´ticos, transcripto´micos, proteo´micos y metabolo´micos)52, ası´ como en el medio en el que el organismo interacciona constantemente. Las similitudes cualitativas son difıćiles de sustentar a medida que la divergencia evolutiva se aleja49, y de ahı´ la dificultad de realizar extrapolaciones entre especies muy alejadas evolutivamente. En los sistemas complejos, la linealidad del determinismo causal y las explicaciones reduccionistas y mecanicistas quedan en entredicho41. Los bio´logos moleculares son conscientes de los lı´mites de la simplificacioń que supone la reduccioń de los feno´menos biolo´gicos a la diseccioń y examen de sus partes constituyentes. El crecimiento exponencial de las «o´micas» y el incremento, no menos notable, del poder computacional, revelan esta complejidad extraordinaria58. Los sistemas complejos muestran propiedades emergentes que surgen por la interaccioń de los componentes internos y su relacioń con el medio externo, tienen niveles jera´rquicos de organizacioń donde niveles superiores influyen en los inferiores, y disponen de estructuras redundantes y sistemas de regulacioń dina´micos con mu´ltiples mecanismos de retroalimentacioń. Por estas razones los sistemas complejos estań regidos por vıás causales no lineales y formas de autoorganizacioń que permiten una mejor interaccioń y adaptacioń al medio externo, que tambień pueden modificar de acuerdo con sus necesidades58–60. Curiosamente, el paradigma fisiolo´gico mecanicista de Bernard sigue presente en el siglo XXI, ası´ como el desdeń por las diferencias evolutivas entre especies. De hecho, la creencia de que cualquier feno´meno que no pueda ser reproducido en animales bajo


G Model


6

organismos reguladores e implicados en la gestioń y financiacioń de tan costosas actividades, ası´ como en las revistas cientı´ficas. No deberıá darse por supuesto que en todo tipo de experimentacioń animal sobre procesos patolo´gicos, la eventual, hipote´tica y remota innovacioń me´dica que se pueda derivar es, por su simple declaracioń, una justificacioń del esfuerzo y coste del proceso. Solo la experiencia clıńica demuestra la verdadera utilidad y los riesgos de una intervencioń terapeútica, aunque su introduccioń requiera la experimentacioń animal. Mientras en la biologıá siempre se ha buscado el modelo animal que mejor permita testar hipo´tesis y responder a la pregunta de investigacioń, la medicina tiene un uńico modelo que no se puede obviar ni sustituir: los seres humanos. Conflicto de intereses Los autores declaran no tener ninguń conflicto de intereses. Agradecimientos Al Servicio de Bienestar Animal (S. G. de Productos Ganaderos) del Ministerio de Agricultura, Alimentacioń y Medio Ambiente, por los datos aportados de 2012. A los colegas y amigos que en su momento revisaron una versioń previa de este manuscrito, alguna de ellas muy crı´tica: Antoni Trilla, Jaume Bertranpetit, Antoni L. Andreu y Carlos Alonso Bedate. El contenido y expresiones de este artıćulo corresponden a los autores del mismo y en ninguń caso pueden interpretarse como provenientes de las organizaciones donde trabajan. Bibliografıá 1. Orlons B. In the name of science: Issues in responsible animal experimentation. New York (USA): Oxford University Press; 1993. 2. Bernard C. Introduccio´ a l’estudi de la medicina experimental. Barcelona: Edicions Cientı´fiques Catalanes; 1983. 3. LaFollette H, Shanks N. Animal experimentation: The legacy of Claude Bernard. International Studies in the Philosophy of Science. 1994;8:195–210. 4. Monamy V. Animal experimentation: A guide to he issues. 2nd ed. New York (USA): Cambrigde University Press; 2009. 5. The ethics of research involving animals. London (United Kingdom): Nuffield Council on Bioethics; 2005. 6. Real decreto 53/2013, de 1 de febrero, por el que se establecen las normas ba´sicas aplicables para la proteccioń de los animales utilizados en experimentacioń y otros fines cientı´ficos, incluyendo la docencia. Boletıń Oficial del Estado (BOE), nu´m. 34, de 08/02/2013. p. 11370–421. 7. Science, Medicine and Animals. Washington (USA): National Research Council of The National Academies; 2004. 8. Rowan A. The benefits and ethics of animal research. Sci Am. 1997;276:79–93. 9. Matthews RA. Medical progress depends on animal models - Doesn’t it? J R Soc Med. 2008;101:95–8. 10. Horrobin DF. Modern biomedical research: An internally self-consistent universe with little contact with medical reality? Nat Rev Drug Discov. 2003; 2:151–4. 11. Henderson VC, Kimmelman J, Fergusson D, Grimshaw JM, Hackam DG. Threats to validity in the design and conduct of preclinical efficacy studies: A sytematic review of guidelines for in vivo animal experiments. PLoS Med. 2013;10: e1001489. 12. Ross C, Devol AB, Yeo B. The global biomedical industry: Preserving U. S. Leadership. Santa Monica, CA (US): Milken Institute; 2011. 13. Van der Worp HB, Howells DW, Sena ES, Porritt MJ, Rewell S, O’Collins V, et al. Can animal models of disease reliably inform human studies? PLoS Med. 2010;7:e1000245. 14. Chalmers I, Bracken MB, Djulbegovic B, Garattini S, Grant J, Gulmezoglu AM, et al. How to increase value and reduce waste when research priorities are set. Lancet. 2014;383:156–65. 15. Persson CG, Erjefalt JS, Uller L, Andersson M, Greiff L. Unbalanced research. Trends Pharmacol Sci. 2001;22:538–41. 16. Pons JM, Rodes J, Andreu A, Arenas J. La olvidada investigacioń clıńica. Med Clin (Barc). 2013;140:325–31. 17. Mittra I. Why is modern medicine stuck in a rut? Perspect Biol Med. 2009;52:500–17. 18. Rees J. The fundamentals of clinical discovery. Perspect Biol Med. 2004; 47:597–607.

19. What is the purpose of medical research? Lancet. 2013;381:347. 20. Butler D. Crossing the valley of death. Nature. 2008;453:840–2. 21. Schvartzman JM, Schvartzman JB. How do we ask for money? A view of funding for basic research. EMBO Rep. 2008;9:216–20. 22. Sanmartıń J, Sort ML. Ana´lisis ICONO: La estadı´stica sobre actividades de I + D õla para la Ciencia y la Tecnologıá. Observatorio 2011. Madrid: Fundacioń Espan õl de I + D + I. Ministerio de Economıá y competitividad; 2012. Espan 23. Bienestar de los animales usados en la investigacioń [pa´gina en Internet]. Madrid: Ministerio de Agricultura, Alimentacioń y Medio Ambiente; 2013 [consultado Ago 2013]. Disponible en: www.magrama.gob.es/es/ganaderia/ temas/produccion-y-mercados-ganaderos/bienestanimal/en-la-investigacion/ default.aspx 24. Animals used for scientific purposes [pa´gina en Internet]. Brussels (Belgium): Environment Directorate - General of the European Commission [consultado Jul 2013]. Disponible en: http://ec.europa.eu/environment/chemicals/lab_animals/ home_en.htm 25. Trend watch: EU animal use falls. Seven days. Nature. 2013;504:337. 26. Stephan P. How economics shapes science. Cambrigde, MA (USA): Harvard University Press; 2012. 27. Macleod M. Why animal research needs to improve. Nature. 2011;477:511. 28. Landis SC, Amara SG, Asadullah K, Austin CP, Blumenstein R, Bradley EW, et al. A call for transparent reporting to optimize the predictive value of preclinical research. Nature. 2012;490:187–91. 29. Kilkenny C, Parsons N, Kadyszewski E, Festing MF, Cuthill IC, Fry D, et al. Survey of the quality of experimental design, statistical analysis and reporting of research using animals. PLoS One. 2009;4:e7824. 30. Bebarta V, Luyten D, Heard K. Emergency medicine animal research: Does use of randomization and blinding affect the results? Acad Emerg Med. 2003;10:684–7. 31. Philip M, Benatar M, Fisher M, Savitz SI. Methodological quality of animal studies of neuroprotective agents currently in phase II/III acute ischemic stroke trials. Stroke. 2009;40:577–81. 32. Mignini LE, Khan KS. Methodological quality of systematic reviews of animal studies: A survey of reviews of basic research. BMC Med Res Methodol. 2006;6:10. 33. Hooijmans CR, Ritskes-Hoitinga M. Progress in using systematic reviews of animal studies to improve translational research. PLoS Med. 2013;10:e1001482. 34. Ioannidis JP, Greenland S, Hlatky MA, Khoury MJ, Macleod MR, Moher D, et al. Increasing value and reducing waste in research design, conduct, and analysis. Lancet. 2014;383:166–75. 35. Korevaar DA, Hooft L, Ter RG. Systematic reviews and meta-analyses of preclinical studies: Publication bias in laboratory animal experiments. Lab Anim. 2011;45:225–30. 36. Sena ES, van der Worp HB, Bath PM, Howells DW, Macleod MR. Publication bias in reports of animal stroke studies leads to major overstatement of efficacy. PLoS Biol. 2010;8:e1000344. 37. Ter RG, Korevaar DA, Leenaars M, Sterk PJ, van Noorden CJ, Bouter LM, et al. Publication bias in laboratory animal research: A survey on magnitude, drivers, consequences and potential solutions. PLoS One. 2012;7:e43404. 38. Tsilidis KK, Panagiotou OA, Sena ES, Aretouli E, Evangelou E, Howells DW, et al. Evaluation of excess significance bias in animal studies of neurological diseases. PLoS Biol. 2013;11:e1001609. 39. CAMARADES. Collaborative approach to meta analysis and review of animal data from experimental studies [pa´gina en Internet]. Edinburgh (United Kingdom): Department of Clinical Neurosciences, University of Edinburgh; 2011 [consultado Agos 2013]. Disponible en: http://www.camarades.info 40. Kilkenny C, Browne WJ, Cuthill IC, Emerson M, Altman DG. Improving bioscience research reporting: The ARRIVE guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 2010;8:e1000412. 41. Greek R, Menache A. Systematic reviews of animal models: Methodology versus epistemology. Int J Med Sci. 2013;10:206–21. 42. Hooijmans CR, Leenaars M, Ritskes-Hoitinga M. A gold standard publication checklist to improve the quality of animal studies, to fully integrate the three Rs, and to make systematic reviews more feasible. Altern Lab Anim. 2010;38: 167–82. 43. Pound P, Ebrahim S, Sandercock P, Bracken MB, Roberts I. Where is the evidence that animal research benefits humans? BMJ. 2004;328:514–7. 44. Hackam DG, Redelmeier DA. Translation of research evidence from animals to humans. JAMA. 2006;296:1731–2. 45. Perel P, Roberts I, Sena E, Wheble P, Briscoe C, Sandercock P, et al. Comparison of treatment effects between animal experiments and clinical trials: Systematic review. BMJ. 2007;334:197. 46. Knight A. Systematic reviews of animal experiments demonstrate poor human clinical and toxicological utility. Altern Lab Anim. 2007;35:641–59. 47. Knight A. Systematic reviews of animal experiments demonstrate poor contributions toward human healthcare. Rev Recent Clin Trials. 2008;3:89–96. 48. Knight A. Systematic reviews of animal experiments demonstrate poor human utility. AATEX. 2008;14:125–30. 49. Shanks N, Greek R, Greek J. Are animal models predictive for humans? Philos Ethics Humanit Med. 2009;4:2. 50. Couzin-Frankel J. When mice mislead. Science. 2013;342:922–3. 925. 51. Wall RJ, Shani M. Are animal models as good as we think? Theriogenology. 2008;69:2–9.


G Model

MEDCLI-2956; No. of Pages 7 J.M.V. Pons et al / Med Clin (Barc). 2014;xx(x):xxx–xxx 52. Xu SY, Pan SY. The failure of animal models of neuroprotection in acute ischemic stroke to translate to clinical efficacy. Med Sci Monit Basic Res. 2013;19:37–45. 53. Kamb A. What’s wrong with our cancer models? Nat Rev Drug Discov. 2005;4:161–5. 54. Endersby J. Una historia de la biologıá seguń el conejillo de Indias. Las plantas y ˜ ado a entender la vida. Barcelona: Ariel; 2009. los animales que nos han ensen 55. Kandel ER. En busca de la memoria. El nacimiento de una nueva ciencia de la mente. Buenos Aires: Katz Editores; 2007. 56. Marian AJ. Modeling human disease phenotype in model organisms: It’s only a model! Circ Res. 2011;109:356–9.

7

57. Williams SM, Haines JL, Moore JH. The use of animal models in the study of complex disease: All else is never equal or why do so many human studies fail to replicate animal findings? Bioessays. 2004;26:170–9. 58. Mazzocchi F. Complexity in biology. Exceeding the limits of reductionism and determinism using complexity theory. EMBO Rep. 2008;9:10–4. 59. Van Regenmortel MH. Reductionism and complexity in molecular biology. Scientists now have the tools to unravel biological and overcome the limitations of reductionism. EMBO Rep. 2004;5:1016–20. 60. Johnson S. Sistemas emergentes. O que´ tienen en comuń hormigas, neuronas, ciudades y software. Madrid: Turner Publicaciones, S. L.; 2003.


Animal experimentation.

Recruiting "Friends of Medical Progress": Evolving Tactics in the Defense of Animal Experimentation, 1910s and 1920s.

Animal experimentation--questioned again!

Animal experimentation in postgraduate training.

The ethics of animal experimentation.

Animal experimentation. Charities fight back.

Animal rights and animal experimentation. Implications for physicians.

Animal experimentation and its relevance to man.

The rights of man and animal experimentation.

Animal experimentation. Swiss public backs research.

Animal experimentation. NIH lose a legal shield.

Animal experimentation. AFRC lays down the law.

The flaws and human harms of animal experimentation.

Prediction of skin sensitizers using alternative methods to animal experimentation.

WikiProject Medicine making progress.

Mass gatherings medicine: international cooperation and progress.

A Matter of Mice and Men: Ethical Issues in Animal Experimentation.

Progress and development of fetal medicine.

Progress in Medicine: Experts Take Stock.

Alternatives to animal experimentation: developing in-vitro methods and changing legislation.

EC biotechnology policy. Progress on animal patents.

Animal models of scleroderma: recent progress.

Progress With Nonhuman Animal Models of Addiction.

Pluripotent stem cells in regenerative medicine: challenges and recent progress.