Ob 3D-gedruckte Gefäßmodelle, KI-gestützte Methoden oder virtuelle Chirurgie-Trainings – viele 3R-Ansätze sind in der Praxis angekommen oder stehen kurz vor der Anwendung. Doch wie lassen sie sich nachhaltig im Forschungs- und Ausbildungsalltag verankern? Diese Frage stand im Mittelpunkt der 10. Insights-aus-dem-Labor“-Veranstaltung.
Unter dem Motto „3R-Transfer zwischen Modell und Praxis“ stellten Expertinnen und Experten konkrete Werkzeuge und erprobte Anwendungen vor. Als Dr. Maria Schneider, Referentin des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR), die mehr als 500 Teilnehmenden begrüßte, war sofort spürbar: Die Veranstaltungsreihe hat sich zu einem lebendigen Forum der 3R-Forschung entwickelt. Zwischen Grundlagenforschung und digitaler Innovation, zwischen Tierversuchspraxis und Hightech-Simulationen trafen hier Forschende zusammen, um neue Wege für Replacement, Reduction und Refinement zu diskutieren. Im Mittelpunkt standen diesmal drei Leitfragen: Wie können die 3R-Prinzipien noch stärker in der Praxis etabliert werden? Welchen Beitrag kann die Forschung leisten, um moderne Technologien wie Virtual Reality oder 3D-Druck für die realitätsnahe Simulation komplexer biologischer Prozesse zu stärken? Und wie lässt sich Künstliche Intelligenz nutzen, um Daten noch effizienter und individueller zu vernetzen?
Zum Auftakt gab Dr. Petra Seebeck von der Universität Zürich Einblicke in ihre Arbeit zur belastungsarmen Chirurgie an Versuchstieren. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Mikrochirurgie bei Mäusen – einer Tierart, die in der Forschung zwar häufig eingesetzt wird, aber bisher selten unter streng aseptischen, tierschonenden Bedingungen operiert wird. Seebeck zeigte eindrücklich, wie historische Entwicklungen in der Humanmedizin die heutigen Hygienestandards prägten und warum diese Standards auch in Tierversuchen Anwendung finden sollten. Eine europaweite Umfrage ihres Forschungsteams offenbarte erhebliche Defizite in Ausbildung, Infrastruktur und Hygienemanagement. Um Abhilfe zu schaffen, hat Seebeck ein strukturiertes Trainingsprogramm für Nichtmediziner entwickelt, das von Handhygiene bis Nahttechniken praxisnah alle Grundlagen vermittelt. Ihr Fazit: „Wir sollten Tierversuche so durchführen, dass wir sie jederzeit öffentlich zeigen könnten.“
Anschließend präsentierte Professor Julia Steitz vom Uniklinikum Aachen, wie Virtual-Reality-Technologien in der Ausbildung zur Versuchstierkunde eingesetzt werden können. Die interaktive 3D-Simulation des BMFTR-geförderten Projekts „VR-VTK“ ermöglicht realitätsnahe Trainings in chirurgischen Techniken, ohne dass Tiere eingesetzt werden müssen. Steitz erläuterte, dass die Anschaffungskosten von VR-Brillen mittlerweile moderat seien und viele medizinische Fakultäten diese Geräte bereits in der Lehre nutzen. Teilnehmende können die Brillen sogar mit nach Hause nehmen, um sich individuell fortzubilden. Ziel sei es, die Module künftig über Lernplattformen wie „Atlas“ verfügbar zu machen – ein weiterer Schritt, um Refinement-Kompetenzen breiter zu verankern.
Professor Wolfgang Kelsch von der Universitätsmedizin Mainz stellte das Projekt „NoSeMaze“ vor, das vom Bundesforschungsministerium bereits in einer zweiten Phase unterstützt wird. Das Forschungsteam hat ein automatisiertes, naturnahes Maushabitat zur Untersuchung komplexer sozialer Verhaltensweisen entwickelt. Das System erlaubt die kontinuierliche Erfassung von Aktivitäten und Interaktionen ganzer Mausgruppen über Wochen bei deutlich reduzierter Tierzahl. Mithilfe von KI-gestützter Videoanalyse und nichtinvasiver Sensorik werden individuelle Verhaltensmuster sichtbar, etwa soziale Hierarchien oder Resilienz-Mechanismen. Kelsch zeigte, wie soziale Rangordnungen mit kognitiven Prozessen korrelieren, und betonte den wissenschaftlichen wie ethischen Mehrwert: weniger Eingriffe, validere Ergebnisse.
Professor Dieter Krause und Eve Sobirey von der Technischen Universität Hamburg präsentierten ihr physisches Trainingsmodell „HANNES“, das im Rahmen des BMFTR-geförderten Folgeprojekts „MONTYPIE“ weiterentwickelt wird. Es bildet die Kreislaufarchitektur des Menschen mit 3D-gedruckten Gefäßsystemen nach. Das Modell ersetzt bislang übliche Tiermodelle bei der Ausbildung in der endovaskulären Therapie. Durch modulare Bausteine können verschiedene Krankheitsbilder wie Aneurysmen oder Stenosen realitätsnah simuliert werden. Ärztinnen und Ärzte trainieren mit Originalinstrumenten unter röntgengestützten Bedingungen und profitieren so von einer hohen anatomischen Präzision. Krause hob die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Ingenieurwesen und Medizin und den ethischen Fortschritt hervor: Am Universitätsklinikum Eppendorf werde in der Weiterbildung bereits vollständig auf tierische Trainingsmodelle verzichtet.
Zum Abschluss stellte Dr. Sabrina Kartmann von der Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung eine automatisierte Plattform für hochaufgelöste Untersuchungen an Mikrotumoren aus menschlichem Gewebe vor. Bisher ist die Herstellung solcher Mikrotumore sehr aufwendig und kaum standardisiert. Die neue Plattform soll diese Prozesse vereinfachen, beschleunigen und zuverlässiger machen. Sie macht es möglich, viele Proben gleichzeitig automatisiert zu untersuchen. KI-gestützte Auswahlverfahren und ein integriertes 3D-Imaging-Modul ermöglichen zudem eine automatisierte, schonende Analyse der Zellaggregate. Damit liefert die Plattform eine effiziente und standardisierte Lösung für In-vitro-Experimente – von personalisierter Onkologie und Wirkstoffscreenings bis hin zur gezielten Herstellung künstlicher Gewebe im Labor. Das Bundesforschungsministerium unterstützt die Entwicklung der Plattform im Rahmen des Projekts „ADAPT-2“.
In der abschließenden Paneldiskussion ging es unter anderem um eine Frage, die viele Forschende bewegt: Wie hoch ist der Aufwand für die Umstellung auf 3R-Methoden? Die Antworten der Expertinnen und Experten fielen eindeutig aus: Zwar sind die vorgestellten 3R-Innovationen in der Entwicklung kostenintensiv, doch auf lange Sicht sparen sie nicht nur Ressourcen und Tierleben ein, sondern eröffnen völlig neue wissenschaftliche Perspektiven. So entsteht eine innovative Forschungslandschaft, in der sich technologische Innovation und ethischer Anspruch vereinbaren lassen.
