Alzheimer, Kanser ve Ağrı Üzerine Hayvan Modellerine, Gelişen Teknoloji ile Oluşturulan Alternatif Modeller
Özet
Gelişen teknoloji, sağlık sektöründe geleneksel yöntemleri kökten değiştirerek özellikle Alzheimer, kanser ve ağrı araştırmalarında deney hayvanlarına olan ihtiyacı azaltacak alternatif modeller sunmaktadır. Yapay zeka, makine öğrenmesi, sanal gerçeklik (VR) ve dijital ikiz teknolojileri bu değişimin merkezinde yer almaktadır. Deney hayvanları etiği kapsamında 3R (Yerine koyma, Azaltma, Artırma) ve sorumluluk bilincini ekleyen 4R ilkeleri, bilimsel çalışmalarda daha insani yaklaşımları zorunlu kılmaktadır. Araştırmalar, sanal gerçeklik teknolojisinin hayvan tutuş teknikleri eğitiminde ve ağrı yönetimi simülasyonlarında etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Toksikoloji alanında geliştirilen "Tox-GAN" gibi yapay zeka algoritmaları, mevcut veri tabanlarını kullanarak kimyasalların etkilerini %80-95 oranında doğrulukla tahmin edebilmekte ve gerçek gen ekspresyon verileriyle %87 uyum sağlamaktadır. Kanser araştırmalarında ise in vitro toksikogenomik çalışmalar ve kanser hücre hatlarından elde edilen transkriptomik profiller, özellikle karaciğer hasarının tahmininde umut verici sonuçlar sunmaktadır. Sonuç olarak; robotik sistemler, biyoinformatik ve ileri simülasyon modelleri, bilimsel verimliliği artırırken canlı denek kullanımını minimize etme potansiyeline sahiptir.
Developing technology is radically transforming traditional methods in the health sector, offering alternative models that reduce the need for laboratory animals, especially in Alzheimer's, cancer, and pain research. Artificial intelligence, machine learning, virtual reality (VR), and digital twin technologies are at the heart of this change. Within the framework of laboratory animal ethics, the 3R principles (Replacement, Reduction, Refinement) and the 4R, which adds Responsibility, mandate more humane approaches in scientific studies. Research shows that VR technology can be used effectively in animal handling training and pain management simulations. In toxicology, AI algorithms like "Tox-GAN" can predict chemical effects with 80-95% accuracy using existing databases and achieve 87% compatibility with real gene expression data. In cancer research, in vitro toxicogenomic studies and transcriptomic profiles from cancer cell lines offer promising results, particularly in predicting liver damage. Consequently; robotic systems, bioinformatics, and advanced simulation models have the potential to minimize the use of live subjects while increasing scientific efficiency.
Referanslar
Samuel AL 1959. Some studies in machine learning using the game of checkers. IBM Journal of Research and Development, 3 (3): 210-229.
Tridi, 2022. https://www.tiridi.com/sanal-gerceklik/sanal-gerceklik-nedir.html [02.07.2022]
Pirim H. 2006. Yapay zeka. Yaşar Üniversitesi E-Dergisi, 1 (1), 81-93.
Abdpost, 2022. İneklerinin süt verimini VR gözlüklerle arttıran Türk, https://www.abdpost.com/ineklerinin-sut-verimini-vr-gozluklerle-arttiran-turk/88787/ [01.07.2022]
Nas O, Ünal G 2021. Deneysel hayvan çalışmalarında robot kullanımı. Nesne, 9(19), 190-203.
Altuğ T 2009. Hayvan deneyleri etiği. İstanbul Bilim Üniversitesi Sağlık Bilimlerinde Süreli Yayıncılık.
FBR, 2022. Nobel prizes in medicine. https://fbresearch.org/medical-advances/nobel-prizes/ [03.07.2022]
Tüfek H, Özkan Ö 2018. 4R rule in laboratory animal science. Commagene Journal of Biology, 2 (1): 55-60.
Mendi AF, Doğan D, Erol T 2021. Dijital denekler. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Ejosat Özel Sayı 2021 (ISMSIT), 174-180.
Tang FMK, Lee RMF, Szeto RHL, Cheng JKK, Choi FWT, Cheung JCT, Ngan OMY, Lau ASN 2021. A simulation design of ımmersive virtual reality for animal handling training to biomedical sciences undergraduates. In Frontiers in Education, 6: 1-6.
Luechtefeld T, Marsh D, Rowlands C, Hartung T 2018. Machine learning of toxicological big data enables read-across structure activity relationships (RASAR) outperforming animal test reproducibility. Toxicological Sciences, 165(1):198–212.
Chen X, Roberts R, Tong W, Liu Z 2022. Tox-GAN: An artificial intelligence approach alternative to animal studies—a case study with toxicogenomics, Toxicological Sciences, 186, (2): 242–259.
Özyalçın NS, Arıcıoğlu-Kartal F 2002. Hayvanlarda kronik ağrı modellerinin değerlendirilmesi. Ağrı, 14: 14-25
Aziz M, Jat SA, Qazi FUR, Naz F, Moorpani P, Shah M 2020. Audiovisual distraction: A pricking pain reduction modality among ladies receiving intraoral injections. Journal of the College of Physicians and Surgeons Pakistan, 30 (1): 4-8.
Zeybek Ü 2013. Kanser araştırmaları ve deneysel modeller. Deneysel tıp araştırma enstitüsü dergisi, 2(5): 1-12.
Liu Z, Zhu L, Thakkar S, Roberts R, Tong W 2020. Can transcriptomic profiles from cancer cell lines be used for toxicity assessment? Chemical Research in Toxicology, 33(1):271-280.
Uzbay T 2003. Alzheimer Hastalığına yönelik çalışmalarda kullanılan deneysel hayvan modelleri. Demans Dergisi, 1: 5-14.
Davis R 2021. The feasibility of using virtual reality and eye tracking in research with older adults with and without Alzheimer’s disease. Frontiers in Aging Neuroscience, 13:607219.