Principio dos 3Rs - Simulações e modelos computacionaios

As técnicas de modelo computacional são técnicas que permitem a substituição total ou parcial de animais por modelos e simulações computacionais nas experiências científicas.

Como em todas as simulações, o objetivo é construir um modelo de uma situação real em que serão testadas determinadas situações com diferentes variáveis, de maneira a estudar a resposta do sistema a estas diferentes condições. Este método consiste em definir os efeitos biológicos por equações matemáticas, sendo também feita a descoberta de novas variáveis que possam interferir com o sistema. Estas técnicas são aplicadas sobretudo nas áreas biomédicas, e nas áreas em que é difícil a realização de outros tipos de estudos, tais como a bioquímica de proteínas e de moléculas, a genética e a neurociência. Existem simulações simples, por exemplo de um neurónio, e simulações muito mais complexas, como as de um sistema nervoso completo, que necessitam de uma grande quantidade de dados e de supercomputadores para poderem ser corridas. (Imagem do supercomputador Blue Gene)

Os testes realizados através das simulações computacionais são denominadas testes in silico, ao invés de in vivo ou in vitro e as áreas em que estes testes estão mais desenvolvidos são a toxicologia e as ciências farmacêuticas, sendo já considerado que certas simulações virtuais de metabolismo e de órgãos humanos conseguem prever melhor os efeitos de drogas e de medicamentos no sistema humano do que os testes em animais.

Um exemplo da aplicação destes testes é a criação de bases de dados em que é armazenada as informações sobre medicamentos e drogas já testadas. Assim, quando um novo medicamento é descoberto, é possível comparar a sua estrutura e as suas características com os compostos já existentes, sendo possível tirar conclusões á cerca da sua toxicidade e da sua eficácia contra certas doenças. Isto é possível porque existem certos descritores moleculares que indicam o potencial de toxicidade de uma molécula.

É possível estudar, por exemplo, o efeito de certas substâncias químicas sobre as vias de sinalização celular.

Um exemplo de sucesso do uso dos testes in silico é a da criação das protéases inibidoras utilizadas nos medicamentos para pacientes com HIV/SIDA, que foram inicialmente desenhadas em computadores e foram depois testados em culturas de tecidos e modelos virtuais, não tendo sido necessária a utilização de experiências em animais.

Neste momento, existem várias equipas de investigação ao redor do mundo que estão a tentar criar um humano virtual – Virtual Physiological Human – que vai permitir a simulação de todos os sistemas do corpo humano em conjunto, sendo assim possível testar o efeito no metabolismo em todo o corpo humano causado pelo uso de drogas e medicamentos, algo que o teste em animais nunca poderá fazer.

As vantagens destes métodos é a diminuição no número de animais usados, a redução dos custos, a flexibilidade das variáveis usadas e a diminuição do tempo necessário para realizar uma experiência com resultados conclusivos.

No entanto existem sempre desvantagens, a primeira sendo que a informação utilizada para construir os modelos matemáticos e as bases de dados teve que ser extraída de seres vivos. Assim, conclui-se que a construção destas ferramentas não é possível sem os dados obtidos de experiências científicas com animais.

...