In der biomedizinischen Forschung bezeichnet ein „Modell“ ein vereinfachtes Abbild eines biologischen Systems – zum Beispiel eines Organs, eines Krankheitsverlaufs oder eines ganzen Organismus. Modelle helfen dabei, komplexe biologische Prozesse besser zu verstehen, insbesondere solche, die im Menschen nicht direkt untersucht werden können. Sie sind zentrale Werkzeuge der Forschung: Mit ihrer Hilfe lassen sich Hypothesen überprüfen, Wirkstoffe testen und biologische Mechanismen aufklären.

Es gibt verschiedene Arten von Modellen in der biomedizinischen Forschung, einige werden hier kurz vorgestellt:

• Tiermodelle: Häufig werden Mäuse, Ratten oder Zebrafische eingesetzt, weil z.B. ihre Gene und Stoffwechselwege oft erstaunlich ähnlich zu denen des Menschen sind. So lassen sich Krankheitsmechanismen oder Therapieeffekte im ganzen Organismus untersuchen, d.h. hier wird auch das Wechselspiel zwischen den einzelnen Organen abgebildet oder die Wirkung eines Medikaments jenseits des Zielorgans.
• Zell- und Gewebemodelle: Hier arbeiten Forschende mit einzelnen Zellen oder Gewebeproben, die aus dem menschlichen Körper oder aus Tieren stammen. Dazu gehören auch Organoide – kleine, im Labor gezüchtete dreidimensionale Gebilde (oft als “Mini-Organe” bezeichnet), die aus Stammzellen entstehen und viele Eigenschaften ihres „großen Vorbilds“ nachahmen.
  Bei Organ-on-a-Chip-Modellen können mehrere dieser Organmodelle über einen künstlichen Kreislauf miteinander verbunden werden.
• Biodruck-Modelle: Mithilfe von 3D-Biodruck lassen sich komplexe Gewebestrukturen Schicht für Schicht aus lebenden Zellenaufbauen. Diese Modelle erlauben es in besonderer Weise z.B. die Bedeutung bestimmter räumlicher Anordnungen für die Funktion von Organen zu erfassen oder Zellumgebungen kontrolliert zu gestalten.
• Computermodelle: Sie simulieren z.B. biologische Abläufe mathematisch und können große Datenmengen aus Experimenten auswerten. So lassen sich etwa Krankheitsverläufe vorhersagen oder Medikamentendosierungen optimieren.

Jedes Modell hat spezifische Stärken und Schwächen. Grundsätzlich gilt: Ein Modell bildet immer nur einen bestimmten Ausschnitt der Realität ab – es ist auf eine konkrete Fragestellung zugeschnitten und kann niemals das gesamte biologische System vollständig erfassen. Dies bedeutet für Tiermodelle und Alternativen gleichermaßen: Ein Modell ist für etwas, aber nie für alles geeignet. 

Tiermodelle zeigen zum Beispiel Wechselwirkungen im ganzen Körper, lassen sich aber nicht unbedingt exakt auf den Menschen übertragen. Organoide und biodruckbasierte Gewebe aus menschlichem Gewebe wiederum stellen Ausschnitte des menschlichen Originals dar, bilden jedoch keine vollständige Körperumgebung nach. Bislang fehlen bei Untersuchungen mit Organoiden meist Blutgefäße und das Immunsystem sowie Wechselwirkungen zwischen Organen. Aus diesem Grund kombinieren Forschende in der Regel mehrere Modellansätze, um möglichst aussagekräftige und verlässliche Ergebnisse zu erzielen.

Alter, Geschlecht, Vorerkrankungen, genetische Voraussetzungen und viele weitere Faktoren beeinflussen, wie ein Mensch auf eine Behandlung mit z.B. einem Medikament reagiert. Daher versucht die Forschung, mit verschiedenen Modellen und - wenn möglich an Menschen gewonnen Daten - möglichst repräsentative Aussagen zu treffen. Eine vollständige Abbildung aller individuellen Unterschiede ist kaum möglich.

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