Animal Studies & FDA: Wann Tierstudien gefordert sind und wie man Scope sauber begründet

Die FDA (U.S. Food and Drug Administration) fordert Tierstudien (animal studies) nicht pauschal.

Fehlende oder unzureichend begründete Tierstudien können zu Rückfragen und erheblichen Verzögerungen im Zulassungsprozess führen. Denn die Behörde prüft nicht nur, ob eine Studie durchgeführt wurde. Sie bewertet, ob die Begründung für inhaltlichen Umfang, Modell und Endpunkte schlüssig ist.

Wer Medizinprodukte für den US-Markt entwickelt, steht früh vor einer zentralen Frage: Wann sind in vivo Tierstudien regulatorisch naheliegend und wie begründet man den Studien-Umfang so, dass er einer fachlichen FDA-Prüfung standhält?

Dieser Artikel bietet eine strukturierte Orientierung für R&D Leads, RA/QA-Verantwortliche und Start-up-Teams, die vor genau dieser Entscheidung stehen. Er basiert auf öffentlich zugänglichen FDA-Guidance-Dokumenten und internationalen Normen, ersetzt jedoch keine projektspezifische regulatorische Beratung.

Hinweis: Der Begriff „human animal studies“ bezeichnet ein akademisches Forschungsfeld – dieser Artikel fokussiert auf präklinische Tierstudien im regulatorischen MedTech-Kontext.

Was die FDA bei animal studies erwartet: Sicherheit und Leistung

FDA Guidance: „General Considerations for Animal Studies“

Eine zentrale FDA-Referenz ist das Guidance Document ‚General Considerations for Animal Studies Intended to Evaluate Medical Devices‘. Es enthält nicht bindende Empfehlungen für Tierstudien zur Bewertung von Medizinprodukten, insbesondere wenn keine geeignete Alternative verfügbar ist. Es ergänzt produktspezifische Guidance-Dokumente und einschlägige Normen bei Medizinprodukten aller Klassen.

Das Dokument beschreibt einen risikobasierten Entscheidungspfad: Zunächst führt das Team eine Risikoanalyse nach ISO 14971 durch. Darauf folgt die nichtklinische Prüfstandstestung am Gerät in seiner finalen Form. Erst wenn dabei Sicherheitsfragen identifiziert werden, die durch eine Prüfstandstestung oder andere Methoden nicht ausreichend beantwortet werden können, wird eine Tierstudie regulatorisch naheliegend.

Bei Unsicherheit über den regulatorisch naheliegenden Umfang steht der Q-Submission-Prozess (formalisierter FDA-Prozess zur frühzeitigen Abstimmung von Studienkonzepten vor Einreichung) zur Verfügung, um den inhaltlichen Studien-Umfang vorab mit der Behörde abzustimmen.

Sicherheits-Evidenz: Biokompatibilität, Toxizität, lokale Gewebereaktion

Die FDA erwartet belastbare Nachweise zur biologischen Sicherheit, insbesondere Biokompatibilität gemäß ISO 10993, systemische Toxizität und lokale Gewebereaktion nach Implantation (ISO 10993-6). Die Bewertung erfolgt anhand semi-quantitativer histopathologischer Bewertungssysteme. Entscheidend ist dabei: Die Sicherheits-Evidenz muss die in der Risikoanalyse identifizierten Gefahren direkt adressieren. Generische Testbatterien ohne Bezug zur Risikobewertung reichen nicht aus.

Leistungs-Evidenz: Funktion unter physiologischen Bedingungen

Neben Sicherheit prüft die FDA, ob das Gerät unter realen physiologischen Bedingungen funktioniert, d.h. unter Blutfluss, mechanischer Belastung oder Gewebeinteraktion. Leistungs-Endpunkte müssen klinisch relevant sein und vorab definierte Akzeptanzkriterien besitzen. Die FDA betont, dass Studien alle Schritte des klinischen Verfahrens vom chirurgischen Zugang bis zur finalen Platzierung des Geräts abbilden sollten.

Wann Tierstudien naheliegend sind: Trigger-Kriterien

Nicht jedes Medizinprodukt erfordert eine Tierstudie. Doch bestimmte Konstellationen machen in vivo Tierstudien regulatorisch erwartbar. Drei Trigger-Kriterien treten in der Praxis besonders häufig auf.

Bestimmungsgemäße Verwendung: Gewebsinteraktion, Implantat, Blutkontakt

Bei implantierbaren, mit direktem Blutkontakt oder anderweitig biologisch invasiven Geräten kann eine Tierstudie regulatorisch naheliegend werden, insbesondere dann, wenn nach Risikoanalyse, Prüfstandstestung und anderen nichtklinischen Methoden wesentliche Sicherheits- oder Handhabungsfragen offenbleiben.

Neuartige Technologien: kein Vergleichsprodukt, keine Literaturbasis

Fehlen ein belastbarer Bezug zu einem Vergleichsprodukt und tragfähige Vergleichsdaten, kann eine Tierstudie regulatorisch deutlich wahrscheinlicher werden. Welche Evidenz regulatorisch naheliegend ist, hängt jedoch vom Risikoprofil, der Technologie, dem vorgesehenen Zulassungspfad und den verbleibenden Fragen nach Prüf- und Alternativmethoden ab. Im FDA präklinischen Zulassungspfad (preclinical pathway) empfiehlt sich in solchen Fällen eine frühzeitige Abstimmung über den Q-Submission-Prozess. Das betrifft insbesondere Klasse-III-Geräte im PMA-Pfad (Premarket Approval) mit neuartigen Wirkungsmechanismen oder Materialien, für die keine ausreichende Datenbasis existiert.

Größe und operative Anwendung: Geräte, die In-vivo-Handhabung erfordern

Manche Fragestellungen lassen sich nur im Tiermodell beantworten: Lässt sich das Gerät anatomisch korrekt platzieren? Wie verhält es sich unter realen Handhabungsbedingungen, von der chirurgischen Insertion bis zur finalen Positionierung? Gerade bei kathetergestützten Systemen oder minimalinvasiven Instrumenten sind solche Fragen oft nicht am Prüfstand allein zu klären.

Wann Tierstudien häufig regulatorisch nicht naheliegend sind

Die Trigger-Kriterien zeigen, wann eine Tierstudie regulatorisch naheliegend wird. Ebenso wichtig ist die Gegenperspektive: In welchen Konstellationen reichen andere Evidenzwege aus?

Drei Szenarien, in denen Tierstudien in der Regel nicht im Vordergrund stehen:

Ausreichende Prädikatedaten vorhanden

Wird ein Gerät über den 510(k)-Pfad eingereicht und existiert ein belastbares Vergleichsprodukt mit dokumentierter Sicherheitshistorie, kann die Kombination aus Prüfstandstestung, Biokompatibilitätsdaten und Literaturbewertung ausreichend sein. Voraussetzung: Die technologischen Unterschiede zum Prädikat werfen keine neuen Sicherheitsfragen auf, die nur in vivo beantwortet werden können.

Rein externe Kontaktgeräte mit kurzer Kontaktdauer

Bei Geräten, die lediglich die intakte Hautoberfläche berühren und für eine Kontaktdauer unter 24 Stunden vorgesehen sind (z. B. diagnostische Sensoren oder externe Elektroden), stehen Tierstudien in der Regel nicht im Vordergrund, sofern keine zusätzlichen Risikofaktoren vorliegen. Hier steht in der Regel eine risikobasierte biologische Bewertung im Vordergrund, einschließlich vorhandener Daten, Material- und Kontaktbewertung sowie – falls erforderlich – geeigneter Biokompatibilitätstests. In-vivo-Tierstudien sind ohne zusätzliche Risikofaktoren meist nicht naheliegend. Gemäß dem aktuellen Stand der Normung (ISO 10993-23) werden zudem In-vitro-Verfahren zur Prüfung auf Irritation gegenüber klassischen In-vivo-Kaninchenmodellen bevorzugt.

Validierte In-silico- oder Ex-vivo-Methoden verfügbar

Für spezifische Fragestellungen, etwa mechanische Dauerfestigkeit, hämodynamische Strömungsverhältnisse oder thermische Effekte, kann Computational Modeling – etwa Finite-Elemente-Analyse (FEA) oder Computational Fluid Dynamics (CFD) – regulatorisch relevante Evidenz liefern, sofern Modellvalidierung und Credibility Assessment für den jeweiligen Context of Use überzeugend dokumentiert sind. Erforderlich ist eine nachvollziehbare Modellvalidierung und Glaubwürdigkeitsbewertung auf Basis des FDA-CM&S-Frameworks; ASME V&V 40 kann hierfür, sofern anwendbar, eine wichtige Referenz sein. Auch Kadavertests oder komplexe Ex-vivo-Gewebemodelle können Fragen zum chirurgischen Handling und zur Platzierung beantworten, ohne dass ein lebendes Tiermodell notwendig ist.

Grundsatz: Entscheidend bleibt in allen drei Fällen: Die Begründung, warum keine Tierstudie durchgeführt wurde, muss ebenso sauber dokumentiert sein wie die Begründung für eine Studie. Der risikobasierte Entscheidungspfad nach ISO 14971 gilt in beide Richtungen.

Wie man den inhaltlichen Umfang sauber begründet: Rationale Canvas

Die FDA bewertet nicht nur Ergebnisse, sondern die Logik hinter der Studienplanung. Ein überzeugender Begründungsrahmen für Tierstudien umfasst vier Dimensionen, die zusammen den Studien-Umfang definieren: das Rationale Canvas oder strukturierter Begründungsrahmen.

Grafik: „Das Rationale Canvas – der strukturierte Begründungsrahmen“

Typische FDA-Fragen im Review und wie man sie vorwegnimmt

Wer die folgenden Fragen bereits in der Einreichung beantwortet, reduziert das Risiko von Rückfragen erheblich:

• Warum dieses Tiermodell und nicht eine Alternative?
• Entspricht das Testmuster dem finalen kommerziellen Produkt und wenn nicht, welche Unterschiede bestehen und wurden deren Auswirkungen bewertet?
• Sind die Endpunkte klinisch relevant und vorab spezifiziert?
• Wie wurde die Stichprobengröße bestimmt?
• Wurden alle relevanten ISO-Normen berücksichtigt?

Typische Schwachstellen in Review-Rückfragen betreffen unzureichende Modell-Justifikation, fehlende Begründung der Stichprobengröße und Testmuster, die nicht dem finalen Gerät entsprechen. Auch GLP-Anforderungen nach 21 CFR Part 58 sollten früh berücksichtigt werden, wenn nichtklinische Laborstudien zur Unterstützung einer FDA-Einreichung geplant sind.

Datenintegrität und GLP-konforme Dokumentation bleiben ein sensibles Prüffeld. Entsprechend sollte die Auswahl und Steuerung externer Prüfeinrichtungen im Kontext der regulatorischen Einreichung besonders sorgfältig dokumentiert werden. Eine strukturierte Vorbereitung anhand des Rationale Canvas hilft, diese typischen Schwachstellen bei Tierstudien proaktiv zu adressieren.

Was 3R/NAMs als Alternativen bedeuten: sauber eingeordnet

3R (Replace, Reduce, Refine) und New Approach Methodologies (NAMs; nicht-tierische bzw. alternative methodische Ansätze) gewinnen sowohl bei der FDA als auch unter der EU MDR an regulatorischer Bedeutung als Alternativen für Tierstudien. Dieser Wandel verändert, wie Teams präklinische Tierstudien planen und begründen.

ISO 10993-1 fordert einen klar definierten Stufenansatz: Materialcharakterisierung und In-vitro-Tests haben Vorrang. Eine Tierstudie ist erst dann vorgesehen, wenn nach diesen Schritten Evidenzlücken verbleiben, die anders nicht geschlossen werden können. Für bestimmte Biokompatibilitäts-Endpunkte wie Zytotoxizität, Genotoxizität oder Hämolyse existieren bereits validierte In-vitro-Alternativen, die von der FDA akzeptiert werden. Auch Computational Modeling gewinnt an Akzeptanz. Die FDA hat Leitlinien zur Bewertung von Computermodellen veröffentlicht.

Für Implantationsstudien nach ISO 10993-6, komplexe Gewebe-Device-Interaktionen und neuartige Produkte ohne belastbare Prädikatdaten können Tierstudien weiterhin regulatorisch naheliegend sein, wenn alternative Methoden die verbleibenden Sicherheits- oder Leistungsfragen nicht ausreichend beantworten. Die entscheidende Frage ist daher nicht „Tierstudie ja oder nein?“, sondern: „Welche Evidenz lässt sich nicht-tierisch erzeugen?“ und „Wo sind Tierstudien wissenschaftlich und regulatorisch unersetzlich?“

Wer früh die richtigen Fragen stellt (Modell, Endpunkte, Stichprobengröße, Worst Case) und die Antworten dokumentiert, bevor die FDA sie einfordert, gewinnt nicht nur Zulassungszeit, sondern auch Vertrauen im Prüfungsprozess.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Quellen & weiterführende Links

Externe Referenzen

• FDA – „General Considerations for Animal Studies Intended to Evaluate Medical Devices“ (Final Guidance, März 2023)
• ISO – ISO 10993-6:2016 „Biological Evaluation of Medical Devices – Part 6: Tests for Local Effects After Implantation“
• ISO – ISO 10993-1:2025 „Biological Evaluation of Medical Devices – Part 1: Evaluation and Testing Within a Risk Management Process“
• ISO 10993-23:2021 „Biological Evaluation of Medical Devices – Part 23: Tests for Irritation“
• ISO 14971:2019: „Medical devices — Application of risk management to medical devices“

Interne Links:

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Über die Autorin

Dr. med. vet. Henriette Gissel ist Tierärztin und Tierschutzbeauftragte bei Medizin im Grünen. Sie begleitet präklinische In-vivo-Studien im Bereich der Medizinproduktentwicklung mit Fokus auf wissenschaftlich geeignete Tiermodelle, Tierwohl und regulatorisch verwertbare Studiendesigns. Im Rahmen ihrer Tätigkeit unterstützt sie MedTech-Unternehmen bei der Planung, fachlichen Einordnung und Durchführung präklinischer Studien sowie bei der Bewertung möglicher Alternativmethoden im Sinne der 3R-Prinzipien. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Verbindung wissenschaftlicher Fragestellungen mit praktikablen und nachvollziehbaren präklinischen Entwicklungsstrategien.

Fachgebiet: Tiermodelle & Studiendesign · 3R-Prinzipien & Alternativmethoden · Präklinische Medizinproduktentwicklung · Präklinische Evidenzstrategien

Stand: Mai 2026 | Zuletzt geprüft: Mai 2026