In vivo

Der Begriff in vivo, wörtlich „im Lebenden“, bezeichnet jedes Experiment, das in einem intakten Organismus durchgeführt wird, meist in einem Tiermodell und, ausschließlich im Rahmen klinischer Studien, am Menschen. Es ist der Schritt, der die physiologische, pharmakokinetische und toxikologische Relevanz eines Moleküls bestätigt, bevor eine mögliche Entwicklung am Menschen erfolgt.

Die in der Peptidforschung üblichen Tiermodelle umfassen mehrere Ebenen. Nagetiere (Mäuse, Ratten) dominieren aufgrund geringer Kosten, eines schnellen Fortpflanzungszyklus, der Verfügbarkeit genetisch veränderter Linien (Knock-in, Knock-out, konditionale, humanisierte) und einer enormen Referenzdatenbank, die studienübergreifende Vergleiche ermöglicht. Krankheitsspezifische Modelle sind unter anderem diabetische ob/ob- und db/db-Mäuse, ZDF-Ratten, Modelle der Sehnen-/Bänderregeneration, kardiovaskuläre Ischämie-Reperfusions-Modelle sowie xenotransplantierte oder genetisch induzierte Tumormodelle. Der Zebrafisch (Danio rerio) hat sich für das schnelle embryonale Screening etabliert (transparent, externe Entwicklung, 3-5 Tage bis zum Phänotyp). Nichtmenschliche Primaten werden weiterhin in der späten pharmazeutischen Entwicklung eingesetzt, wenn die Pharmakologie beim Menschen genau modelliert werden muss (komplexe therapeutische Peptide, Antikörper).

Klassische In-vivo-Studien zur Peptidpharmakologie umfassen: Pharmakokinetik (PK, Plasmakurven nach IV-, SC-, IP- und oraler Verabreichung, Berechnung von Halbwertszeit, Clearance, Verteilungsvolumen, Bioverfügbarkeit), Pharmakodynamik (PD, Messung der biologischen Wirkung im Zeitverlauf), Dosis-Wirkungs-Studien (Bestimmung von NOAEL, LOAEL, ED50), Toxizität bei Einzel- und wiederholter Gabe (14-28 Tage), Studien zu Genotoxizität und Karzinogenese, Reproduktion und Teratologie sowie Wirksamkeitsstudien an Krankheitsmodellen.

Der regulatorische und ethische Rahmen ist streng. Das 3R-Prinzip (Reduction: Verringerung der Tierzahlen, Refinement: Verfeinerung der Verfahren zur Minimierung von Schmerzen, Replacement: Ersatz durch alternative Methoden, wo möglich), 1959 von Russell und Burch formuliert, strukturiert jeden experimentellen Ansatz. In Europa verlangen die Richtlinie 2010/63/EU und ihre nationalen Umsetzungen (in Frankreich: Code Rural R. 214-87 ff.) von Ethikkommissionen genehmigte Projektzulassungen, eine Pflichtschulung der Experimentatoren, zugelassene Einrichtungen und eine solide wissenschaftliche Begründung für jedes Experiment. In den Vereinigten Staaten spielt das IACUC (Institutional Animal Care and Use Committee) eine gleichwertige Rolle, verankert im Animal Welfare Act.

Die Komplementarität mit in vitro ist wesentlich. In vitro ermöglicht ein schnelles, ethisches und kostengünstiges Screening, es fehlt jedoch die integrierte Physiologie. In vivo bestätigt die biologische Relevanz, ist aber teuer, zeitaufwendig und wirft ethische Fragen auf. Ein seriöses Forschungsprogramm kombiniert beides: In-vitro-Validierung, gefolgt von einer In-vivo-Bestätigung an einem minimalen relevanten Modell, dann vertiefte Untersuchung an komplexeren Modellen. Auf den Menschen übertragbare Daten werden durch die Übereinstimmung der Ergebnisse in vitro (humane Zellen), in vivo (Tiermodelle) und ex vivo (menschliches Gewebe, patientenabgeleitete Organoide) gestärkt.

Peptide, die als Research Use Only (RUO) verkauft werden, sind nicht für die Verabreichung am Menschen zugelassen; die veröffentlichten Studien, die sich auf sie beziehen, wurden alle im Rahmen von In-vivo-Forschung an Tieren oder von In-vitro-Forschung durchgeführt.