Eine Laborratte mit einem Hirnimplantat, die zur Aufzeichnung neuronaler Aktivität in vivo verwendet wurde

Bei In-vivo -Studien ( lateinisch für „im Lebenden“; im Englischen oft nicht kursiv geschrieben [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ) werden die Auswirkungen verschiedener biologischer Einheiten an ganzen, lebenden Organismen oder Zellen , in der Regel Tieren , einschließlich Menschen , und Pflanzen, getestet, im Gegensatz zu einem Gewebeextrakt oder einem toten Organismus.

Beispiele für In-vivo -Untersuchungen sind: die Pathogenese von Krankheiten durch Vergleich der Wirkungen bakterieller Infektionen mit den Wirkungen gereinigter bakterieller Toxine ; die Entwicklung nicht-antibiotischer, antiviraler und allgemein neuer Medikamente; sowie neue chirurgische Verfahren. Tierversuche und klinische Studien sind daher wichtige Bestandteile der In-vivo -Forschung. In-vivo -Tests werden häufig In-vitro- Tests vorgezogen, da sie besser geeignet sind, die Gesamtwirkung eines Experiments auf einen lebenden Organismus zu beobachten. In der Arzneimittelforschung ist beispielsweise die Überprüfung der Wirksamkeit in vivo entscheidend, da In-vitro -Assays mitunter irreführende Ergebnisse bei Wirkstoffkandidaten liefern können, die in vivo irrelevant sind (z. B. weil diese Moleküle ihren Wirkort in vivo nicht erreichen können , etwa aufgrund eines schnellen Abbaus in der Leber). [ 4 ]

Der englische Mikrobiologe Professor Harry Smith und seine Kollegen entdeckten Mitte der 1950er Jahre, dass sterile Serumfiltrate von mit Bacillus anthracis infizierten Tieren für andere Tiere tödlich waren, während Extrakte aus Kulturflüssigkeit desselben, in vitro gezüchteten Organismus keine Wirkung zeigten. Diese Entdeckung des Anthraxtoxins durch In-vivo -Experimente hatte einen bedeutenden Einfluss auf die Erforschung der Pathogenese von Infektionskrankheiten.

Der Ausspruch in vivo veritas („in einem Lebewesen ist Wahrheit“) [ 5 ] ist ein Wortspiel mit in vino veritas („im Wein ist Wahrheit“), einem bekannten Sprichwort.

Grad der Annäherung an den natürlichen Zustand

Lateinische Ausdrücke, die verwendet werden, um die Ähnlichkeit eines Versuchsaufbaus im Nasslabor mit dem natürlichen Zustand zu beschreiben, sind unter anderem:

  • In natura ("in nature"), der exakte natürliche Zustand [ 6 ]
  • In vivo ("im lebenden"), mit einem Lebewesen (üblicherweise dem gesamten Organismus , in einer kontrollierten Umgebung) [ 7 ].
  • Ex vivo („außerhalb des lebenden Organismus“), mit einem Teil eines lebenden Organismus (in der Regel Gewebe, Organe oder Zellen) [ 8 ] [ 9 ] [ 7 ]
  • In vitro ("im Glas"), üblicherweise entweder eine Zellkultur oder eine Mischung aus subzellulären Komponenten ( aufgeschlossene Zellen , gereinigte Biomoleküle)

Verschiedene Teilgebiete der Biologie neigen dazu, die einzelnen Begriffe unterschiedlich zu verwenden. Zu den bemerkenswerten Abweichungen von der obigen Definition gehören:

  • Toxikologen fassen Ex-vivo- und In-vitro- Daten zusammen : Alle Daten, die nicht an einem ganzen Tier gewonnen wurden, gelten als In-vitro-Daten . [ 10 ] [ 11 ]
  • Molekularbiologen, die mit einzelligen Organismen arbeiten, bezeichnen eine lebende Mikrobenkultur als in vivo und verwenden den Begriff in vitro für zellfreie Systeme . [ 12 ] [ 13 ]
  • Es gibt auch Fälle, in denen Säugetierzellkulturen als in vivo bezeichnet werden . [ 14 ] [ 15 ]

Anwendungsmethoden

Laut Christopher Lipinski und Andrew Hopkins gilt: „Ob es nun um die Entdeckung von Medikamenten oder um die Erforschung biologischer Systeme geht, die Natur und die Eigenschaften eines chemischen Werkzeugs können nicht unabhängig von dem System betrachtet werden, in dem es getestet werden soll. Verbindungen, die an isolierte rekombinante Proteine ​​binden, sind eine Sache; chemische Werkzeuge, die die Zellfunktion beeinflussen können, eine andere; und pharmakologische Wirkstoffe, die von einem lebenden Organismus toleriert werden und dessen Systeme beeinflussen, sind wiederum etwas ganz anderes. Wäre es einfach, die Eigenschaften zu bestimmen, die erforderlich sind, um einen in vitro entdeckten Leitwirkstoff zu einem in vivo aktiven Wirkstoff weiterzuentwickeln , wäre die Wirkstoffforschung genauso zuverlässig wie die Arzneimittelherstellung.“ [ 16 ] Studien zum In-vivo -Verhalten bestimmten die Formulierungen bestimmter Medikamente und deren Verhalten in einem biorelevanten Medium. [ 17 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Merriam-Webster , Merriam-Webster's Collegiate Dictionary , Merriam-Webster, archiviert vom Original am 10.10.2020 , abgerufen am 20.04.2014 .
  2. ^ Iverson C, Flanagin A, Fontanarosa PB, Glass RM, Gregoline B, Lurie SJ, Meyer HS, Winker MA, Young RK (Hrsg.) (2007). „12.1.1 Use of Italics“. AMA Manual of Style (10. Aufl.). Oxford, Oxfordshire: Oxford University Press . ISBN 978-0-19-517633-9Die
  3. ^ American Psychological Association (2010), „4.21 Use of Italics“, The Publication Manual of the American Psychological Association (6. Aufl.), Washington, DC: APA, ISBN 978-1-4338-0562-2
  4. ^ Atanasov AG, Waltenberger B, Pferschy-Wenzig EM, Linder T, Wawrosch C, Uhrin P, et al. (Dezember 2015). „Entdeckung und Wiederversorgung pharmakologisch aktiver pflanzlicher Naturstoffe: Ein Überblick“ . Biotechnology Advances . 33 (8): 1582–1614 . doi : 10.1016 / j.biotechadv.2015.08.001 . PMC 4748402. PMID 26281720 .  
  5. ^ „Life Science Technologies, Cell Signaling: In Vivo Veritas“ . Science Magazine . 2007. doi : 10.1126/science.316.5832.1763 . Abgerufen am 11.12.2023 .(Dieses Zitat beschreibt einen Versuchsaufbau mit zwei Arten von transgenen Mäusen.)
  6. ^ Quintana-Murci, L.; Alcaïs, A.; Abel, L.; Casanova, JL (2007). „Immunologie in der Natur: Klinische, epidemiologische und evolutionäre Genetik von Infektionskrankheiten“. Nature Immunology . 8 (11): 1165–1171 . doi : 10.1038/ni1535 . PMID 17952041 . 
  7. ^ a b Maroli, Amith Sadananda; Powers, Robert (2023). „Die Lücke zwischen In-vivo- und In-vitro-Omics schließen: Nutzung von QA/QC zur Stärkung der Ex-vivo-NMR-Metabolomik“ . NMR in Biomedicine . 36 (4) e4594. doi : 10.1002/nbm.4594 . PMC 8821733. PMID 34369014 .  
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  9. ^ Griffiths, John R. (2022). „Magnetresonanzspektroskopie ex vivo: Ein kurzer historischer Überblick“. NMR in Biomedicine . 35 (4) e4740. doi : 10.1002/nbm.4740 . PMID 35415860 . 
  10. ^ „In-vitro-Methoden – ECHA“ . echa.europa.eu . Abgerufen am 11.04.2023 .
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  12. ^ Watson, JF; García-Nafría, J (18. Oktober 2019). „In-vivo-DNA-Assemblierung mit gängigen Laborbakterien: Ein wiederentdecktes Werkzeug zur Vereinfachung des molekularen Klonens“ . The Journal of Biological Chemistry . 294 (42): 15271–15281 . doi : 10.1074/jbc.REV119.009109 . PMC 6802500. PMID 31522138 .  
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  14. ^ Dettmer, Ulf; Newman, Andrew J.; Luth, Eric S.; Bartels, Tim; Selkoe, Dennis (März 2013). „In-vivo-Vernetzung zeigt hauptsächlich oligomere Formen von α-Synuclein und β-Synuclein in Neuronen und nicht-neuronalen Zellen“ . Journal of Biological Chemistry . 288 (9): 6371–6385 . doi : 10.1074/jbc.M112.403311 . PMC 3585072. PMID 23319586 .  
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  16. ^ Lipinski C, Hopkins A (Dezember 2004). „ Navigating chemical space for biology and medicine“. Nature . 432 (7019): 855–61 . Bibcode : 2004Natur.432..855L . doi : 10.1038/nature03193 . PMID 15602551. S2CID 4416216 .  
  17. ^ Klein S (September 2010). „Die Verwendung biorelevanter Auflösungsmedien zur Vorhersage der In-vivo-Performance eines Arzneimittels“ . The AAPS Journal . 12 (3): 397–406 . doi : 10.1208/s12248-010-9203-3 . PMC 2895438. PMID 20458565 .