Technologie om dierproeven te vervangen is bijna klaar. Wetenschappers nog niet.

Door Brandon Keim | 29 september 2026

Laboratoriumratten zijn al lang een vaste waarde in biomedisch onderzoek en medicijnontwikkeling. Tegenwoordig proberen technologieën, zoals de 'Lung-on-a-Chip' van Emulate, de menselijke biologie te modelleren zonder afhankelijk te zijn van dieren.

Zeventien jaar geleden dienden celbioloog Donald Ingber en zijn collega's van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering aan de Harvard University een artikel in bij het tijdschrift Science over hun model van een menselijke long. Het apparaat was kleiner dan een USB-stick en bestond uit een doorzichtige polymeerplaat met smalle kanalen. Deze kanalen waren bekleed met het type cellen dat de longblaasjes en bloedvaten van een long bekleedt. Wanneer er lucht door holle kamers naast de kanalen werd gepompt, zette het apparaat ritmisch uit en kromp het weer; het "ademde".

Deze levensgetrouwe beweging was een dramatische verandering ten opzichte van eerdere generaties longmodellen. Die maakten doorgaans gebruik van statische culturen van longweefsel die niet in staat waren de bewegingen te simuleren die essentieel zijn voor de longfunctie. Wanneer het model werd blootgesteld aan ontstekingseiwitten en bacteriën, reageerde de kunstmatige long van Ingber grotendeels zoals echte longen dat zouden doen. Bovendien bleek uit blootstelling aan silica-nanodeeltjes (gebruikt om de effecten van ultrafijne stofdeeltjes te modelleren) dat beweging invloed had op hoe weefsels deze deeltjes absorbeerden.

Dit was een krachtige bewijsvoering voor een systeem dat gebruikt kon worden om medicijnen en andere chemicaliën te testen, als aanvulling op of zelfs als alternatief voor tests in weefselculturen of op dieren. Desondanks aarzelden de redacteurs van Science. Ze wezen het artikel af en stelden voor dat het team van Ingber de tests ook op muizen zou uitvoeren.

Dit was geen onredelijk verzoek: het longsysteem van Harvard was nieuw en het vergelijken van de resultaten met die van muizen zou helpen bij de validatie. Het team voerde de voorgestelde experimenten uit en diende de studie een jaar later, in 2010, opnieuw in, waarna deze werd gepubliceerd. Inmiddels is het artikel door bijna 5.400 andere papers geciteerd. Toch illustreert dit incident hoe diermodellen de standaard zijn geworden in het moderne biomedische onderzoek.

Een recent verhaal van Ilka Maschmeyer, translationeel toxicoloog en executive bij het Duitse biotechbedrijf TissUse, laat zien hoeveel er is veranderd. TissUse is gespecialiseerd in het bouwen van 'organ-on-a-chip'-systemen — de gangbare term voor systemen zoals die van Ingber — die door farmaceutische bedrijven voor onderzoek worden gebruikt. Volgens Maschmeyer werd TissUse enkele maanden geleden benaderd door een farmaceutisch bedrijf dat door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) geen toestemming had gekregen voor een klinische studie naar een nieuw medicijn. Het probleem: het bedrijf had diergegevens overlegd, maar de FDA eiste gegevens van organ-on-a-chips of een vergelijkbaar alternatief. De standaarden waren volledig omgedraaid.

Een ademende long-on-a-chip

De long-chip recréeert de interface tussen een longblaasje en een bloedvat, waarbij menselijke longcellen en endotheelcellen groeien aan weerszijden van een poreus membraan. Vacuümkanalen rekken en ontspannen het weefsel ritmisch om de ademhaling na te bootsen, waardoor mechanische krachten worden gereproduceerd die kunnen beïnvloeden hoe longcellen reageren op stoffen waarmee ze in contact komen. In één experiment voegden onderzoekers bacteriën toe aan het luchtkanaal en witte bloedcellen aan het bloedkanaal; de immuuncellen staken het membraan over en omsloten de bacteriën, waarmee een ontstekingsreactie werd nagebootst.

Dit moment wijst op een trend, misschien zelfs het begin van een fundamentele verschuiving, weg van het gebruik van dieren in toxicologie en medicijnontwikkeling. "Het is nog zeldzaam," zegt Maschmeyer, "maar ik denk dat het steeds vaker zal voorkomen."

In de loop der jaren zijn er veel van dit soort alternatieven voor dierproeven ontwikkeld. Collectief staan ze bekend als NAMs, een acroniem dat — afhankelijk van de spreker — staat voor new approach methodologies, novel alternative methods of nonanimal methods. De meeste NAMs zijn nog niet rigoureus getest, maar vroege studies suggereren hun potentieel.

Naarmate NAMs geavanceerder zijn geworden, gaat de vraag over de implementatie minder over hun technische kwaliteiten en meer over de praktische stappen die nodig zijn om hun potentieel te benutten. Het valideren van NAMs — het standaardiseren van de systemen, het uitvoeren van directe vergelijkingen met dierproeven — is een enorme uitdaging. Bovendien is het simpelweg beter presteren dan diermodellen noodzakelijk, maar onvoldoende. De adoptie van NAMs vereist veranderingen in beleid, training en cultuur.

"Dit transitieproces is veel gecompliceerder dan je zou denken," zegt Thomas Hartung, toxicoloog en directeur van het Center for Alternatives to Animal Testing aan de Johns Hopkins University. "Het gaat meer over verandermanagement dan over de technologie."

Technologieën die dierproeven vervangen

Al decennia bekritiseren dierenrechtenactivisten en veel wetenschappers zowel de moraliteit als het nut van experimenten op dieren. Naar schatting halen 92 procent van alle medicijnen die Amerikaanse klinische studies ingaan de markt niet. Soms is dat om zakelijke redenen, maar vaak omdat de medicijnen ineffectief of onveilig blijken op manieren die niet werden voorspeld door dierproeven. De uitvalpercentages zijn nog hoger bij medicijnen voor hartziekten, kanker en hersenziekten.

Deze statistieken betekenen niet automatisch dat de afhankelijkheid van dieren de schuldige is. Gebrekkige studieontwerpen zijn ook een probleem, evenals de enorme complexiteit van ziekten. Er is echter weinig twijfel dat dieren slechte surrogaten zijn voor veel menselijke aandoeningen. En net zoals dierproeven onterecht effectiviteit kunnen suggereren of schade bij mensen kunnen missen, kunnen ze ook onterecht suggereren dat medicijnen ineffectief of schadelijk zijn terwijl ze bij mensen wel zouden werken. Sommige onderzoekers beweren dat als aspirine of paracetamol zouden zijn ontdekt na de invoering van de huidige testvereisten, ze mogelijk zouden zijn weggegooid.

Onderzoekers die NAMs ontwikkelen, hebben deze systemen veel verder gepusht dan ouderwetse weefselculturen. De nieuwe technologieën omvatten:

• Organoïden: Deze bootsen de structuur, samenstelling en functie van menselijke organen nauwkeuriger na.
• Organ-on-a-chip-systemen: Naast de long-on-a-chip zijn er chips voor hersenen, harten, nieren en zelfs placenta's. Tot wel tien van deze organen zijn aan elkaar gekoppeld, wat resulteert in multi-orgaansystemen die veel aspecten van de menselijke fysiologie kunnen nabootsen — niet perfect, maar beter dan een muis of een aap.
• Computationele simulaties: Simulaties van organen en organismen ondersteunen deze systemen.
• Kunstmatige intelligentie: AI-tools analyseren data uit andere systemen en informeren toekomstige experimenten in een krachtige iteratieve lus.

Toch bleef het Amerikaanse regelgevingssysteem voor de ontwikkeling en het testen van medicijnen een obstakel voor breder gebruik. Voorstanders van NAMs waren dan ook verheugd toen eind 2022 de FDA Modernization Act 2.0 werd aangenomen. Deze wet staat expliciet het gebruik van NAMs toe in de preklinische studies die vereist zijn voordat nieuwe medicijnen in menselijke trials kunnen gaan. Voorheen waren dierproeven verplicht; nu stond de deur open voor alternatieven.

Hoewel de directe impact in het laboratorium beperkt was, was de beslissing van de FDA een voorbode van wat komen zou. In 2025 beloofde de FDA "dierstudies de uitzondering in plaats van de norm" te maken voor veiligheidstests van medicijnen. In september 2026 volgde het agentschap met een regel die, indien van kracht, verwijzingen naar "dierproeven" in de regelgeving voor medicijnontwikkeling vervangt door de bredere term "niet-klinische tests". Deze wijziging maakt expliciet dat gevalideerde alternatieven, zoals menselijke cellsystemen, organs-on-chips en computermodellen, kunnen worden gebruikt wanneer dat gepast is.

Tevens kondigde de Amerikaanse National Institutes of Health (NIH) in 2025 aan dat onderzoekers die subsidies aanvragen voor diermodellen ook niet-dierlijk onderzoek moeten integreren, zoals real-world data of studies naar NAMs. Ondertussen hebben de Europese Commissie en het Verenigd Koninkrijk plannen aangekondigd om dierproeven uit te faseren, en de intergouvernementele Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO) heeft haar invloedrijke richtlijnen bijgewerkt om uitgebreider gebruik van NAMs toe te staan.

Volgens voorstanders waren deze verschuivingen essentieel: als toezichthouders geen NAM-resultaten accepteren, is er minder stimulans om ze te adopteren, vooral voor onderzoekers die al met dieren werken. Maschmeyer merkt op dat haar klanten bij TissUse steeds vaker wetenschappers zijn wiens onderzoek voorheen gericht was op dieren. Zij schrijft dit hoofdzakelijk toe aan de regelgevende verschuiving — een trend die Ingber "game-changing" noemt.

Bewijzen dat NAMs werken

Het is echter niet voldoende dat toezichthouders zeggen dat NAMs kunnen of moeten worden gebruikt. Nog belangrijker is het regelgevende apparaat dat bepaalt hoe ze gebruikt moeten worden. Dit begint bij validatie: het proces waarbij experimentele methodologieën en apparaten worden getoetst op betrouwbaarheid. Een prototype brain-on-a-chip voor een zeldzame neurologische ziekte kan prima werken in het lab dat het heeft ontwikkeld, maar om gevalideerd te zijn, moet het systeem in de echte wereld werken.

"Je leest over allerlei orgaan-chips die uit academische labs komen, wat geweldig is — maar dat gaat de acceptatie door de FDA niet veranderen, want je moet overal ter wereld dezelfde resultaten krijgen. Het moet een commercieel product zijn. Het moet in massa worden geproduceerd en aan zeer strikte prestatiecriteria voldoen," zegt Ingber. Zo kunnen zelfs minuscule variaties in de hydrogels die als weefselsteigers dienen in orgaan-chips zorgen voor zeer verschillende groeipatronen.

Workflows en procedures moeten ook uniform zijn. Een obstakel voor het bredere gebruik van vascularized tumor-on-a-chip-platforms bij de ontwikkeling van kankertherapieën is bijvoorbeeld het feit dat verschillende onderzoeksgroepen verschillende metrieken gebruiken om de functie en geometrie van bloedvaten te karakteriseren. Experimentele richtlijnen, workflows, controlepunten, metrieken en rapportagecriteria moeten worden gestandaardiseerd zodat onderzoekers hun werk kunnen vergelijken en over platforms heen kunnen samenwerken.

Wanneer een NAM klaar is voor commercieel gebruik en onderzoekers weten hoe ze het moeten gebruiken, blijft de belangrijkste test over: biedt het klinisch voordeel? Een orgaan-chip voor een zeldzame ziekte kan betrouwbaar zijn, maar zijn de biomarkers die het meet daadwerkelijk relevant? En zijn de algoritmen die de chipresultaten extrapoleren naar de effecten in het menselijk lichaam echt voorspellend?

Voor sommige NAMs zijn deze vragen beantwoord. Een liver-on-a-chip-systeem van Emulate identificeerde bijvoorbeeld correct ongeveer zeven van de acht medicijnen die veilig door dierproeven waren gekomen, maar toxisch bleken voor menselijke levers. Een soortgelijke studie werd uitgevoerd door onderzoekers van de Oxford University en Janssen Pharmaceutica (later Johnson & Johnson Innovative Medicine). Dit team toonde aan dat hun computationele simulaties van menselijke hartcellen verbindingen die een gevaarlijk type hartritmestoornis veroorzaakten, met 89 procent nauwkeurigheid signaleerden, vergeleken met 75 procent nauwkeurigheid bij dierstudies.

Dergelijke studies zijn echter complex en kostbaar. De studie van Emulate vereiste 870 chips en de arbeid van zestien voltijdmedewerkers gedurende zestien weken — inspanningen die buiten het bereik van de gemiddelde lab liggen. Bovendien zouden vergelijkbare studies moeten worden uitgevoerd voor elke commercieel beschikbare NAM en elke context waarin deze worden gebruikt, wat een enorme onderneming is. Kathy Archibald, oprichter van de Safer Medicines Trust, stelt dat dit te lang duurt en te veel kost, waardoor kleine bedrijven het zich niet kunnen veroorloven.

Ingber vindt dat academische wetenschappers meer moeten samenwerken met industriële onderzoekers en dat overheden deze projecten moeten financieren. Hij en andere voorstanders benadrukken ook het belang van toegang tot de nodige data. Zonder informatie uit preklinische dierstudies en menselijke klinische trials zijn vergelijkingen moeilijk, maar veel van die data zijn nu eigendomsrechtelijk. Farmaceutische bedrijven en toezichthouders moeten deze delen; de FDA heeft inmiddels opgeroepen tot een open-access repository van drug-toxicity data. Thomas Hartung suggereert bovendien dat nieuwe dierproeven parallel aan NAMs moeten worden uitgevoerd om directe vergelijkingen mogelijk te maken.

Volgens Christian Maass, computationeel bioloog bij het Duitse biotechbedrijf ESQlabs, is het tijd voor een directe confrontatie tussen NAMs en diermodellen. Zijn bedrijf maakt "digital twin"-systemen waarbij data van orgaan-chip-systemen informeren over simulaties van het hele menselijke lichaam. Maass stelt echter dat onderzoekers nog niet het bewijs hebben geleverd dat ze beter of even goed presteren als diermodellen. Hij gelooft dat directe vergelijkingen essentieel zijn om sceptici te overtuigen. Hij vergelijkt dit met de introductie van de iPhone: mensen zagen voor het eerst hoe goed een telefoon kon werken zonder knoppen. Voor NAMs ontbreekt zo'n "aha-moment" nog.

Wetenschappelijke gewoonten veranderen

Zelfs wanneer directe vergelijkingen zijn gemaakt en regelgeving is aangepast, kan de adoptie traag verlopen. In het midden van de jaren 90 werd de monocyte activation test ontwikkeld — een test die menselijke bloedcellen gebruikt om immuunreacties te voorspellen — om de konijnenpyrogeentest te vervangen. Pas in 2010 accepteerde de European Pharmacopeia deze test als vervanging. Toch worden konijnen wereldwijd nog steeds veelvuldig voor deze test gebruikt.

Waarom verloopt deze verandering zo langzaam? Deels omdat updates van richtlijnen achterbleven, maar ook door inertie binnen de wetenschappelijke cultuur en instituten. "De formele vereiste kan verdwijnen, maar de informele verwachting blijft bestaan," zegt Kathrin Herrmann, veterinair wetenschapper. Toezichthouders, reviewers van subsidies en tijdschriften verwachten vaak nog steeds diergegevens en zijn onbekend met NAMs.

Herrmann ziet in haar onderzoek naar beginnende onderzoekers dat zij vrezen dat voorstellen die alleen op NAMs gebaseerd zijn, als riskant worden beschouwd door financiers. Er is druk om "een dierproef toe te voegen" voor de geloofwaardigheid, en loopbanen worden onzeker wanneer men afwijkt van gevestigde diermodellen.

Diermodellen zijn ingebed in databases, trainingsprogramma's en de cultuur van het onderzoek. Wetenschappers die dieren gebruiken, kunnen terughoudend zijn om te veranderen; hun identiteit als onderzoeker is ermee verbonden en ze hebben hun carrière besteed aan het leren van deze technieken. Een toxicoloog die decennia lang ratten heeft gebruikt, kan sceptisch zijn tegenover onbekende stukjes polymeer en stamcellen — zeker wanneer het menselijk welzijn of miljoenen dollars op het spel staan. Ook academische wetenschappers kunnen NAMs wantrouwen, omdat een overstap kan betekenen dat de expertise van hun lableden niet langer relevant is.

Onderwijs en training zijn daarom cruciaal. De NIH en FDA bieden nu resources aan voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in NAMs. Herrmann organiseert webinars voor onderzoekers en toezichthouders, en Hartung heeft cursussen op Coursera die inmiddels door ongeveer 12.000 studenten zijn gevolgd.

Joseph Wu, medeoprichter van Greenstone Biosciences, probeert onderzoekers via zijn bedrijf te introduceren in NAMs door een grote bibliotheek van stamcellijnen gratis beschikbaar te stellen aan academische onderzoekers. "Ik geloof echt dat mensen moeten begrijpen hoe dit platform werkt," zegt Wu. "Uiteindelijk proberen we gewoon de wetenschap vooruit te helpen."

Met genoeg tijd, financiering, incentives, training en generatiewisseling kan de onderzoekscultuur verschuiven. Of NAMs ook in andere gebieden van de wetenschap zullen worden gebruikt, is nog een open vraag. Vroege medicijnontwikkeling en regelgevende tests verklaren ongeveer 30 procent van het dierengebruik; de rest wordt gebruikt in fundamenteel biologisch onderzoek. Het vervangen van die dieren is minder eenvoudig, maar mogelijk wel haalbaar. Ingber wijst op inzichten in chronische darmziekten, vroeggeboortes en virale infecties die via organ-on-a-chip zijn verkregen en niet in dieren hadden kunnen worden gevonden. Hartung noemt de adoptie van NAMs in de toxicologie een "vuurtorenfunctie" die de weg wijst voor andere soorten onderzoek.

"Plotseling zijn alle dammen doorgebroken," zegt hij.