Wenn Sie medizinische Studien gelesen haben, haben Sie wahrscheinlich gesehen, dass einige „in vivo“ und andere „in vitro“ sind. Was sind die Definitionen und Unterschiede dieser Begriffe, und warum sind sie für das Verständnis der medizinischen Forschung wichtig?
Definitionen
In vitro
: Der Begriff in vitro bezieht sich auf eine medizinische Studie oder ein medizinisches Experiment, das im Labor innerhalb der Grenzen eines Reagenzglases oder einer Laborschale durchgeführt wird.
In vivo
: Der Begriff in vivo bezieht sich auf einen medizinischen Test, ein Experiment oder ein Verfahren, das an (oder in) einem lebenden Organismus, z.B. einem Versuchstier oder Menschen, durchgeführt wird.
Klinische Versuche oder medizinische Studien können entweder in vivo oder in vitro durchgeführt werden. Diese Ansätze sind insofern ähnlich, als sie beide durchgeführt werden, um Fortschritte in der Kenntnis und Behandlung von Krankheit und Leiden sowie im Verständnis von „Wohlbefinden“ und normalen Körperfunktionen zu erzielen.
Es gibt aber auch viele wichtige Unterschiede in der Art und Weise, wie In-vivo- und In-vitro-Studien durchgeführt werden, wie sie interpretiert werden können und wie die praktischen Anwendungen der gemachten Entdeckungen aussehen.
Medizinische In-vitro-Studien
Medizinische Studien (z.B. über die Fähigkeit eines Medikaments, Krebs zu behandeln) werden oft zuerst in vitro durchgeführt – entweder in einem Reagenzglas oder in einer Laborschale. Ein Beispiel wäre die Anzucht von Krebszellen in einer Schale außerhalb des Körpers, um sie und mögliche Behandlungen zu untersuchen.
Forscher lernen so viel wie möglich über ein Medikament, bevor sie Menschen möglichen negativen Auswirkungen aussetzen. Wenn ein Chemotherapeutikum zum Beispiel nicht auf Krebszellen wirkt, die in einer Schale gezüchtet werden, wäre es unethisch, Menschen das Medikament verwenden zu lassen und die potenzielle Toxizität zu riskieren.
In-vitro-Studien sind insofern wichtig, als sie eine schnellere Entwicklung neuer Behandlungsmethoden ermöglichen – viele Medikamente können auf einmal untersucht werden (und sie können in einer großen Anzahl von Zellproben untersucht werden), und nur diejenigen, die wirksam zu sein scheinen, gehen in Humanstudien.
Das Fehlen einer Biokinetik (wie der Körper Medikamente und Toxine transportiert und metabolisiert) ist einer der wesentlichen Nachteile von In-vitro-Studien. Dies, wie auch verschiedene andere Faktoren, kann es sehr schwierig machen, die Ergebnisse von In-vitro-Tests auf das zu extrapolieren, was zu erwarten ist, wenn das Medikament in vivo eingesetzt wird.
Was in vitro in Forschungsstudien bedeutet
Klinische In Vivo-Studien
Im Gegensatz zu In-vitro-Studien sind In-vivo-Studien erforderlich, um zu sehen, wie der Körper als Ganzes auf eine bestimmte Substanz reagiert.
In einigen Fällen sind In-vitro-Studien eines Medikaments vielversprechend, aber nachfolgende In-vivo-Studien zeigen keine Wirksamkeit (oder finden andererseits ein Medikament als unsicher heraus), wenn es innerhalb der multiplen Stoffwechselprozesse eingesetzt wird, die kontinuierlich im Körper ablaufen.
Ein Beispiel dafür, wie in vivo-Studien zur Beurteilung von Arzneimitteln erforderlich sind, ist die Untersuchung der Arzneimittelresorption im Körper. Ein neues Medikament scheint zwar in einer Schale zu wirken, nicht aber im menschlichen Körper. Es könnte sein, dass das Medikament nicht absorbiert wird, wenn es durch den Magen geht, so dass es nur geringe Auswirkungen auf den Menschen hat.
In anderen Fällen (selbst wenn ein Medikament intravenös verabreicht wird) könnte es sein, dass ein Medikament vom Körper durch eine beliebige Anzahl von Reaktionen, die kontinuierlich auftreten, abgebaut wird, so dass das Medikament bei der direkten Anwendung am Menschen nicht wirksam wäre.
Es ist wichtig zu beachten, dass In-vivo-Studien oft zuerst an nicht-humanen Tieren wie Mäusen durchgeführt werden. Diese Studien bieten Forschern die Möglichkeit zu sehen, wie ein Medikament inmitten anderer Körperprozesse wirkt.
Mäuse und Menschen haben wichtige Unterschiede. Manchmal ist ein Medikament, das bei Mäusen wirksam ist, beim Menschen nicht wirksam (und umgekehrt), was auf inhärente Unterschiede zwischen den Spezies zurückzuführen ist.
Was ist der Zweck einer klinischen Studie?
Wenn Sie sich Studien ansehen, die zur Bewertung von Krebsbehandlungen – oder jeder anderen Behandlung – durchgeführt wurden, ist die Überprüfung, um welche Art von Studie es sich handelt (in vivo vs. in vitro), ein wichtiger erster Schritt.
In-vitro-Studien sind äußerst wichtig und legen den Grundstein für weitere Forschungen, aber viele dieser Studien erklären Ergebnisse, die interessant sind, aber Sie als Einzelperson noch eine ganze Weile nicht betreffen werden.
Im Gegensatz dazu befassen sich In-vivo-Studien mit der tatsächlichen Wirkung auf einen Organismus – sei es ein Versuchstier oder ein Mensch. Wenn es sich bei der Studie um eine Tierstudie handelt, kann es einige Zeit dauern, bis das Medikament oder das Verfahren am Menschen evaluiert wird, aber es ist ein Schritt näher an der Anwendung im wirklichen Leben.
Artikel-Quellen (einige auf Englisch)
- Saeidnia, S., Manayi, A., und M. Abdollahi. Von In-vitro-Experimenten zu In-vivo- und klinischen Studien; Vor- und Nachteile. Aktuelle Technologien für die Arzneimittelforschung. 2015. 12(4):218-24. doi:10.2174/1570163813666160114093140
- Kilkenny C, Browne W, Cuthill IC, Emerson M, Altman DG; NC3Rs Reporting Guidelines Working Group. Tierforschung: Berichterstattung über In-vivo-Experimente: die ARRIVE-Richtlinien. Br J Pharmakol. 2010;160(7):1577-1579. doi:https://www.verywellhealth.com/what-is-the-purpose-of-clinical-trials-2249350
Zusätzliche Lektüre
- FDA. Arzneimittel-Interaktionsstudien: Studiendesign, Datenanalyse, Implikationen für Dosierungs- und Kennzeichnungsempfehlungen. Februar 2012.