A era dos experimentos com animais está em declínio. Para onde a ciência irá em seguida?

Em novembro de 2025, o governo do Reino Unido anunciou um plano ousado para eliminar gradualmente os testes em animais em algumas áreas de pesquisa. Neste ano, os exames para irritação da pele estão sendo programados para serem eliminados, e alguns estudos envolvendo cães devem ser drasticamente reduzidos até 2030. A visão de longo prazo é ‘um mundo onde o uso de animais na ciência seja eliminado em todas as circunstâncias, exceto em casos excepcionais’, segundo a política do governo.

Outros países estão tomando medidas semelhantes. Em abril de 2024, a Food and Drug Administration (FDA) dos Estados Unidos anunciou planos para tornar os estudos com animais ‘a exceção, e não a regra’ nos testes de segurança e toxicidade de medicamentos em um período de 3 a 5 anos. No mesmo mês, os National Institutes of Health (NIH) dos EUA revelaram uma iniciativa para reduzir o uso de animais em pesquisas financiadas pela instituição. Neste ano, a Comissão Europeia pretende publicar um roteiro para acabar com os testes em animais em avaliações de segurança química.

Questões éticas e de bem-estar animal há muito impulsionam esforços para reduzir o uso de animais na pesquisa, e agora avanços rápidos em métodos científicos alternativos estão acelerando essa transição. Essas ‘metodologias de nova abordagem’ (NAMs) incluem dispositivos conhecidos como órgãos‑em‑chips, culturas de tecidos 3D denominadas de organoides e modelos computacionais, como sistemas de inteligência artificial. O número de publicações biomédicas que utilizam apenas NAMs cresceu de cerca de 25.000 para 100.000 entre 2006 e 2022. E a China está investindo fortemente nessa área: em 2024, lançou o Sistema de Emulação Fisiopatológica de Órgãos Humanos, um projeto de infraestrutura dedicado ao desenvolvimento de NAMs, apoiado por um investimento de 2,640 milhões de yuans (US$ 382 milhões).

Os defensores afirmam que as NAMs podem ser melhores do que animais para reproduzir a biologia humana e prever se novos medicamentos são seguros e eficazes. Órgãos‑em‑chips e organoides frequentemente são criados com células humanas, e modelos computacionais podem ser desenvolvidos com dados humanos. “A mudança para modelos alternativos ocorre há muito tempo”, disse Donald Ingber, bioengenheiro do Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, em Boston, Massachusetts, e cofundador da Emulate, uma empresa de biotecnologia da mesma cidade focada em órgãos‑em‑chips.

Mas as NAMs ainda estão longe de substituir todos os procedimentos com animais na pesquisa. Alguns sistemas biológicos são complexos e imprevisíveis demais para serem estudados sem animais. E muitos dos métodos alternativos ainda precisam ser validados, para demonstrar que representam de forma precisa e reprodutível o sistema que estão modelando.

Os esforços para substituir, reduzir e refinar o uso de animais na pesquisa (conhecidos como os 3Rs) vêm se intensificando há décadas, e em alguns lugares, o uso de animais vem diminuindo. Dados do Reino Unido mostram que o número de procedimentos científicos com animais caiu de 4,14 milhões em 2015 para 2,64 milhões em 2024. O número total de animais usados em pesquisa e testes na União Europeia e na Noruega diminuiu 5% entre 2018 e 2022. Em relação aos Estados Unidos, esse valor é difícil de ser determinado pois a lei não exige a notificação do uso de ratos, camundongos e peixes.

No Reino Unido, cerca de 76% dos procedimentos experimentais com animais são destinados à pesquisa básica e aplicada: compreender organismos, modelar doenças e desenvolver novas terapias. Outros 22% fazem parte de procedimentos regulatórios, como testes de toxicidade e segurança de novos medicamentos e outros produtos químicos antes que possam ser utilizados. Aproximadamente 67% de todos os procedimentos envolvem camundongos ou ratos.

Mas esses e outros animais têm limitações, especialmente quando se trata de entender e intervir em doenças humanas. Medicamentos que funcionam em modelos animais durante os testes pré-clínicos muitas vezes se mostram ineficazes em humanos. Esta é uma das principais razões pelas quais cerca de 86% dos medicamentos em investigação falham em ensaios clínicos, e pela qual muitos pesquisadores estão focados em desenvolver alternativas.

Tomemos a sepse como exemplo. Pesquisadores desenvolveram mais de 100 terapias que pareceram promissoras contra a condição em modelos de roedores, mas que foram ineficazes em ensaios clínicos. Isso ocorre em parte devido às diferenças entre os sistemas imunológicos de humanos e roedores e à dificuldade de reproduzir uma condição complexa, que varia de pessoa para pessoa, em camundongos endogâmicos, geneticamente semelhantes e criados em condições uniformes.

Cada vez mais, os pesquisadores veem as NAMs como uma possível solução. Joseph Wu, cardiologista e pesquisador da Universidade de Stanford, na Califórnia, e sua equipe vêm desenvolvendo uma abordagem chamada por eles de “ensaios clínicos em uma placa”. Ela consiste em gerar células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) de diferentes pessoas com uma condição médica, usá-las para cultivar células ou organoides e, então, testar se potenciais medicamentos melhoram o funcionamento dos modelos doentes.

Em um estudo de 2020, Wu e sua equipe cultivaram iPSCs e depois células endoteliais de membros de uma família que carregava um gene mutado capaz de causar uma forma comum de insuficiência cardíaca. Usando essas células, os pesquisadores conseguiram testar possíveis medicamentos e identificar um que ajudou a melhorar a função cardiovascular em dois membros da família com a mutação, e que pode vir a ser utilizado de forma mais ampla. Integrar esse método ao processo de desenvolvimento de medicamentos pode ajudar a mostrar se um fármaco funciona antes dos testes em animais, reduzir o número de animais usados e aumentar o sucesso dos ensaios clínicos.

Estudos sugeriram que algumas NAMs são tão boas quanto, ou até mesmo melhores do que, os testes em animais. A Emulate desenvolveu um sistema de órgão‑em‑chip chamado Liver‑Chip, um dispositivo do tamanho de um pen drive no qual células humanas de fígado são cultivadas em minúsculos canais preenchidos por fluido e usados para testar se potenciais medicamentos podem causar danos hepáticos. Um estudo de 2022 da empresa sugeriu que esses chips poderiam identificar corretamente compostos conhecidos por causar lesão hepática com 87% de precisão, sem gerar falsos positivos ao sinalizar compostos inofensivos como tóxicos. Esse dispositivo também detectou 12 dos 15 medicamentos causadores de dano hepático que anteriormente, em modelos animais, haviam sido considerados seguros o suficiente para avançar para ensaios clínicos.

Em 2024, o Liver‑Chip foi aceito no programa piloto Innovative Science and Technology Approaches for New Drugs da FDA, que apoia o avanço de ferramentas para o desenvolvimento de medicamentos. Se aprovado, empresas farmacêuticas poderão usar o método para testar toxicidade no lugar de modelos animais e submeter esses dados como parte de um pedido de aprovação de um novo fármaco.

No entanto, esses chips são altamente especializados. Compreender o que acontece no organismo como um todo ainda exige estudos com animais.

Outra alternativa popular aos testes em animais são os organoides — sistemas vivos 3D que reproduzem muitas das características de tecidos ou órgãos reais.

Ao longo da última década, pesquisadores criaram uma ampla variedade de organoides capazes de modelar doenças humanas, incluindo cânceres e distúrbios genéticos como fibrose cística e os utilizaram para fazer triagem de potenciais medicamentos e avaliar toxicidade. Em um estudo de 2021, pesquisadores geraram organoides de fígado humano usando iPSCs. Eles os utilizaram para criar uma ferramenta de triagem de toxicidade que detectava substâncias capazes de prejudicar o transporte de bile e a função mitocondrial dos organoides. O ensaio mostrou alta precisão quando testado em 238 medicamentos comercializados.

E uma terceira alternativa são os modelos computacionais, nos quais pesquisadores testam como um medicamento se comporta in silico. Em 2021, uma equipe desenvolveu uma ferramenta para avaliar se um composto causa sensibilização cutânea. A equipe construiu um teste virtual usando dados de cerca de 430 substâncias químicas provenientes de estudos anteriores com humanos, camundongos e testes laboratoriais, e demonstrou que ele podia identificar com precisão substâncias com 1% de chance de causar uma reação cutânea. A ferramenta foi aceita no ano passado como abordagem para testes de alergia na pele pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE).

Pesquisadores também esperam que a inteligência artificial (IA) ajude. Várias agências regulatórias, incluindo a FDA e a EMA, estão trabalhando para integrar essa tecnologia em seus fluxos de avaliação de segurança química e farmacológica.

Em 2023, pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa Toxicológica da FDA usaram dados clínicos de mais de 8.000 ratos tratados com 138 compostos para construir um modelo de IA generativa chamado AnimalGAN. Em um experimento simulado envolvendo 100.000 ratos virtuais, a equipe mostrou que o modelo conseguia classificar corretamente a hepatotoxicidade de três medicamentos com estruturas químicas semelhantes. Essa abordagem agora faz parte de um programa mais amplo da agência para avançar o uso de ferramentas de IA em toxicologia.

Os anúncios de 2025 dos governos do Reino Unido e dos Estados Unidos incluíram diversos compromissos para acelerar o desenvolvimento e a adoção de NAMs. A estratégia do governo do Reino Unido definiu três ‘grupos’ de testes em animais e metas para sua substituição.

O primeiro abrange testes que podem ser eliminados rapidamente porque já existem bons substitutos, como os de irritação cutânea que devem ser abandonados este ano em favor de testes computacionais, celulares ou químicos.

O segundo inclui procedimentos que levarão mais tempo para serem substituídos. O que inclui os estudos farmacocinéticos que analisam como o organismo absorve, distribui, metaboliza e excreta um medicamento. O governo afirma que reduzirá testes em cães e primatas não humanos em pelo menos 35% até 2030. O terceiro grupo, que reúne métodos para os quais ainda não existem boas alternativas, contém apenas um exemplo: o uso de peixes para testar substâncias que interferem no sistema endócrino como parte de testes ambientais. Nesse caso, o objetivo é desenvolver métodos alternativos até 2035.

Como parte de seu anúncio de abril, a FDA publicou um roteiro para reduzir, refinar e substituir o uso de animais em testes de medicamentos. O programa irá se concentrar, inicialmente, em fazer isso para testes de anticorpos monoclonais porque, segundo o documento, estudos em animais são caros e pouco eficazes na previsão de respostas humanas a esses fármacos. O NIH, por sua vez, anunciou em julho do ano passado que não emitiria mais editais de financiamento ‘focados exclusivamente em modelos animais de doenças humanas’, como parte de um programa mais amplo para incentivar estudos com NAMs.

Um dos maiores obstáculos ao uso de NAMs em testes de medicamentos e produtos químicos é a sua validação. Pesquisadores geralmente precisam enviar dados demonstrando que um sistema modelo é preciso e reprodutível para órgãos nacionais e internacionais de validação, o que o torna caro e amplia a necessidade de mão de obra.

As novas estratégias do Reino Unido e dos Estados Unidos enfatizam a aceleração da validação, para que um número maior de métodos alternativos sejam aceitos pelos órgãos reguladores. O governo britânico afirmou que estabelecerá um Centro para a Validação de Métodos Alternativos, que conectará laboratórios, formuladores de políticas e reguladores com esse objetivo. Em setembro passado, o NIH anunciou uma Rede de Validação e Qualificação para acelerar a aprovação regulatória das NAMs e informou que estava investindo US$ 87 milhões em um centro para desenvolver modelos padronizados de organoides.

Muitos pesquisadores acolheram positivamente o novo impulso para acelerar a adoção de alternativas aos animais, afirmando que essas técnicas não têm sido incorporadas com rapidez suficiente. No entanto, também apresentam preocupações. Alguns dos anúncios de agências de fomento e reguladores correm o risco de transmitir a impressão equivocada de que as NAMs estão mais avançadas do que realmente estão. E, medicamentos fracassam em ensaios clínicos por motivos que vão além de modelos animais inadequados. Isso inclui tamanhos de amostra pequenos ou outras falhas no desenho dos experimentos com animais, que podem sugerir falsamente que um medicamento potencial é eficaz, problemas que também podem ocorrer com as NAMs.

Alguns estudos com animais continuarão essenciais no futuro previsível. Sistemas biológicos, como órgãos inteiros com redes intrincadas de vasos sanguíneos e nervos, sistemas endócrino e reprodutor interagindo entre si ou o envelhecimento dos tecidos, são difíceis de recriar e estudar em organoides ou órgãos‑em‑chips. O comportamento e a cognição humanos também permanecem praticamente impossíveis de modelar em uma placa de laboratório.