Animal models and animal-free innovations for cardiovascular research: current status and routes to be explored. Consensus document of the ESC Working Group on Myocardial Function and the ESC Working Group on Cellular Biology of the Heart
Jolanda van der Velden
(1)
,
Folkert W Asselbergs
(2, 3)
,
Jeroen Bakkers
(2)
,
Sandor Batkai
(4)
,
Luc Bertrand
(5, 6)
,
Connie R Bezzina
(1)
,
Ilze Bot
,
Bianca J J M Brundel
(1)
,
Lucie Carrier
(7, 8)
,
Steven Chamuleau
,
Michele Ciccarelli
,
Dana Dawson
(9)
,
Sean M Davidson
(3)
,
Andreas Dendorfer
(8, 10)
,
Dirk J Duncker
(11)
,
Thomas Eschenhagen
(7, 8)
,
Larissa Fabritz
(12)
,
Ines Falcão-Pires
(13)
,
Péter Ferdinandy
(14)
,
Mauro Giacca
(15)
,
Henrique Girao
(16)
,
Can Gollmann-Tepeköylü
(17)
,
Mariann Gyongyosi
(18)
,
Tomasz J Guzik
(19)
,
Nazha Hamdani
,
Stephane Heymans
(20, 21, 22)
,
Andres Hilfiker
(23)
,
Denise Hilfiker-Kleiner
(24)
,
Alfons G Hoekstra
(25)
,
Jean-Sébastien Hulot
(26, 27, 28)
,
Diederik W D Kuster
(1)
,
Linda W van Laake
(29)
,
Sandrine Lecour
(30)
,
Tim Leiner
(2)
,
Wolfgang A Linke
(31)
,
Joost Lumens
(32)
,
Esther Lutgens
(10, 25)
,
Rosalinda Madonna
(33, 34)
,
Lars Maegdefessel
(35)
,
Manuel Mayr
(36)
,
Peter van der Meer
(37)
,
Robert Passier
,
Filippo Perbellini
(24)
,
Cinzia Perrino
(38)
,
Maurizio Pesce
(39)
,
Silvia Priori
(40)
,
Carol Ann Remme
(1)
,
Bodo Rosenhahn
,
Ulrich Schotten
,
Rainer Schulz
(41)
,
Karin R Sipido
(20)
,
Joost P G Sluijter
(29)
,
Frank van Steenbeek
,
Sabine Steffens
,
Cesare M Terracciano
,
Carlo Gabriele Tocchetti
,
Patricia Vlasman
,
Kak Khee Yeung
,
Serena Zacchigna
,
Dayenne Zwaagman
,
Thomas Thum
1
Amsterdam UMC - Amsterdam University Medical Center
2 UMCU - University Medical Center [Utrecht]
3 UCL - University College of London [London]
4 Institute for Molecular and Translational Therapeutic Strategies - IMTTS [Hannover, Germany]
5 UCL - Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain
6 IREC - Institut de Recherche Expérimentale et Clinique
7 UKE - Universitaetsklinikum Hamburg-Eppendorf = University Medical Center Hamburg-Eppendorf [Hamburg]
8 DZHK - German Center for Cardiovascular Research
9 University of Aberdeen
10 LMU - Ludwig Maximilian University [Munich] = Ludwig Maximilians Universität München
11 Erasmus MC - Erasmus University Medical Center [Rotterdam]
12 University of Birmingham [Birmingham]
13 FMUP - Faculdade de Medicina da Universidade do Porto
14 Semmelweis University [Budapest]
15 Università degli studi di Trieste = University of Trieste
16 UC - University of Coimbra [Portugal]
17 IMU - Innsbruck Medical University = Medizinische Universität Innsbruck
18 Medizinische Universität Wien = Medical University of Vienna
19 UJ - Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University
20 KU Leuven - Catholic University of Leuven = Katholieke Universiteit Leuven
21 The Netherlands Heart Institute
22 MUMC - Maastricht University Medical Centre
23 Cardiovascular surgery
24 MHH - Medizinische Hochschule Hannover = Hannover Medical School
25 UvA - University of Amsterdam [Amsterdam] = Universiteit van Amsterdam
26 HEGP - Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP]
27 CIC 1418 - CIC - HEGP
28 PARCC (UMR_S 970/ U970) - Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire
29 Universiteit Utrecht / Utrecht University [Utrecht]
30 University of Cape Town
31 UKM - University Hospital Münster - Universitaetsklinikum Muenster [Germany]
32 CARIM - Cardiovascular Research Institute Maastricht
33 University of Pisa - Università di Pisa
34 The University of Texas Medical School at Houston
35 Karolinska Institutet [Stockholm]
36 King‘s College London
37 UMCG - University Medical Center Groningen [Groningen]
38 University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II
39 Centro Cardiologico Monzino [Milano]
40 ERN GUARD-Heart - European Reference Network for Rare, Low Prevalence, and Complex Diseases of the Heart
41 JLU - Justus-Liebig-Universität Gießen = Justus Liebig University
2 UMCU - University Medical Center [Utrecht]
3 UCL - University College of London [London]
4 Institute for Molecular and Translational Therapeutic Strategies - IMTTS [Hannover, Germany]
5 UCL - Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain
6 IREC - Institut de Recherche Expérimentale et Clinique
7 UKE - Universitaetsklinikum Hamburg-Eppendorf = University Medical Center Hamburg-Eppendorf [Hamburg]
8 DZHK - German Center for Cardiovascular Research
9 University of Aberdeen
10 LMU - Ludwig Maximilian University [Munich] = Ludwig Maximilians Universität München
11 Erasmus MC - Erasmus University Medical Center [Rotterdam]
12 University of Birmingham [Birmingham]
13 FMUP - Faculdade de Medicina da Universidade do Porto
14 Semmelweis University [Budapest]
15 Università degli studi di Trieste = University of Trieste
16 UC - University of Coimbra [Portugal]
17 IMU - Innsbruck Medical University = Medizinische Universität Innsbruck
18 Medizinische Universität Wien = Medical University of Vienna
19 UJ - Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University
20 KU Leuven - Catholic University of Leuven = Katholieke Universiteit Leuven
21 The Netherlands Heart Institute
22 MUMC - Maastricht University Medical Centre
23 Cardiovascular surgery
24 MHH - Medizinische Hochschule Hannover = Hannover Medical School
25 UvA - University of Amsterdam [Amsterdam] = Universiteit van Amsterdam
26 HEGP - Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP]
27 CIC 1418 - CIC - HEGP
28 PARCC (UMR_S 970/ U970) - Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire
29 Universiteit Utrecht / Utrecht University [Utrecht]
30 University of Cape Town
31 UKM - University Hospital Münster - Universitaetsklinikum Muenster [Germany]
32 CARIM - Cardiovascular Research Institute Maastricht
33 University of Pisa - Università di Pisa
34 The University of Texas Medical School at Houston
35 Karolinska Institutet [Stockholm]
36 King‘s College London
37 UMCG - University Medical Center Groningen [Groningen]
38 University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II
39 Centro Cardiologico Monzino [Milano]
40 ERN GUARD-Heart - European Reference Network for Rare, Low Prevalence, and Complex Diseases of the Heart
41 JLU - Justus-Liebig-Universität Gießen = Justus Liebig University
Jolanda van der Velden
- Fonction : Auteur
- PersonId : 770056
- ORCID : 0000-0001-5224-5788
Folkert W Asselbergs
- Fonction : Auteur
- PersonId : 800547
- ORCID : 0000-0002-1692-8669
Jeroen Bakkers
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243116
- ORCID : 0000-0002-9418-0422
Luc Bertrand
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1139309
- ORCID : 0000-0003-0655-7099
Connie R Bezzina
- Fonction : Auteur
- PersonId : 802646
- ORCID : 0000-0002-0633-3514
Ilze Bot
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243117
- ORCID : 0000-0002-1242-1959
Bianca J J M Brundel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 827563
- ORCID : 0000-0002-4768-234X
Lucie Carrier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 765690
- ORCID : 0000-0001-8776-5820
- IdRef : 083020063
Steven Chamuleau
- Fonction : Auteur
Michele Ciccarelli
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243118
- ORCID : 0000-0003-2379-1960
Sean M Davidson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 768793
- ORCID : 0000-0001-5182-4980
Andreas Dendorfer
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243120
- ORCID : 0000-0002-7806-312X
Dirk J Duncker
- Fonction : Auteur
- PersonId : 800552
- ORCID : 0000-0003-2836-2241
Larissa Fabritz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 807022
- ORCID : 0000-0002-9241-1733
Mauro Giacca
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243121
- ORCID : 0000-0003-2927-7225
Henrique Girao
- Fonction : Auteur
- PersonId : 808038
- ORCID : 0000-0002-5786-8447
Can Gollmann-Tepeköylü
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243122
- ORCID : 0000-0001-6584-3488
Tomasz J Guzik
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243123
- ORCID : 0000-0003-2012-1187
Nazha Hamdani
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243124
- ORCID : 0000-0002-3053-0008
Andres Hilfiker
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243125
- ORCID : 0000-0002-7123-2410
Denise Hilfiker-Kleiner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243126
- ORCID : 0000-0001-6065-9649
Alfons G Hoekstra
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243127
- ORCID : 0000-0002-3955-2449
Jean-Sébastien Hulot
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759557
- ORCID : 0000-0001-5463-6117
- IdRef : 058500391
Diederik W D Kuster
- Fonction : Auteur
- PersonId : 806526
- ORCID : 0000-0003-1498-6862
Sandrine Lecour
- Fonction : Auteur
- PersonId : 798879
- ORCID : 0000-0003-1942-8974
Tim Leiner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243128
- ORCID : 0000-0003-1885-5499
Wolfgang A Linke
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243129
- ORCID : 0000-0003-0801-3773
Joost Lumens
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243130
- ORCID : 0000-0001-8129-7384
Esther Lutgens
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243131
- ORCID : 0000-0002-2609-5744
Rosalinda Madonna
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243132
- ORCID : 0000-0001-6455-2777
Lars Maegdefessel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243133
- ORCID : 0000-0001-5228-2634
Peter van der Meer
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243135
- ORCID : 0000-0002-9705-4413
Robert Passier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243136
- ORCID : 0000-0003-4312-9296
Filippo Perbellini
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243137
- ORCID : 0000-0003-1540-2777
Cinzia Perrino
- Fonction : Auteur
- PersonId : 800659
- ORCID : 0000-0002-2274-0048
Maurizio Pesce
- Fonction : Auteur
- PersonId : 805353
- ORCID : 0000-0002-3097-8961
Carol Ann Remme
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243138
- ORCID : 0000-0003-0095-0084
Bodo Rosenhahn
- Fonction : Auteur
Ulrich Schotten
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243139
- ORCID : 0000-0003-1532-3315
Rainer Schulz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 800660
- ORCID : 0000-0003-3017-0476
Joost P G Sluijter
- Fonction : Auteur
- PersonId : 827564
- ORCID : 0000-0003-2088-9102
Frank van Steenbeek
- Fonction : Auteur
Sabine Steffens
- Fonction : Auteur
- PersonId : 792111
- ORCID : 0000-0002-6892-9751
- IdRef : 235810061
Cesare M Terracciano
- Fonction : Auteur
Carlo Gabriele Tocchetti
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1148190
- ORCID : 0000-0001-5983-688X
Patricia Vlasman
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243140
- ORCID : 0000-0003-3713-4216
Kak Khee Yeung
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243141
- ORCID : 0000-0002-8455-286X
Serena Zacchigna
- Fonction : Auteur
- PersonId : 786521
- ORCID : 0000-0001-6705-3076
- IdRef : 228858941
Dayenne Zwaagman
- Fonction : Auteur
Thomas Thum
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1243142
- ORCID : 0000-0003-4360-1511
Résumé
Abstract Cardiovascular diseases represent a major cause of morbidity and mortality, necessitating research to improve diagnostics, and to discover and test novel preventive and curative therapies, all of which warrant experimental models that recapitulate human disease. The translation of basic science results to clinical practice is a challenging task, in particular for complex conditions such as cardiovascular diseases, which often result from multiple risk factors and comorbidities. This difficulty might lead some individuals to question the value of animal research, citing the translational ‘valley of death’, which largely reflects the fact that studies in rodents are difficult to translate to humans. This is also influenced by the fact that new, human-derived in vitro models can recapitulate aspects of disease processes. However, it would be a mistake to think that animal models do not represent a vital step in the translational pathway as they do provide important pathophysiological insights into disease mechanisms particularly on an organ and systemic level. While stem cell-derived human models have the potential to become key in testing toxicity and effectiveness of new drugs, we need to be realistic, and carefully validate all new human-like disease models. In this position paper, we highlight recent advances in trying to reduce the number of animals for cardiovascular research ranging from stem cell-derived models to in situ modelling of heart properties, bioinformatic models based on large datasets, and state-of-the-art animal models, which show clinically relevant characteristics observed in patients with a cardiovascular disease. We aim to provide a guide to help researchers in their experimental design to translate bench findings to clinical routine taking the replacement, reduction, and refinement (3R) as a guiding concept.
Domaines
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