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觸目驚心的動物實(shí)驗(yàn),,未來是否會有其他選擇?

2019-05-11

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  北京時間5月9日消息,,據(jù)國外媒體報道,1980年,,《紐約時報》刊登了一則來自動物權(quán)利組織的整版廣告,,其內(nèi)容是抨擊一家知名化妝品公司在兔子的眼睛上測試產(chǎn)品。這項(xiàng)運(yùn)動成效顯著,,最終導(dǎo)致幾家美容公司承諾投入數(shù)十萬美元,,用于尋找不涉及動物的替代測試方法。

  將近40年之后,,我們找到了哪些替代方法,?這些方法又取得了多少進(jìn)展?

  在我們深入研究這些問題的答案之前,,需要明白一個重要的區(qū)別:雖然“動物實(shí)驗(yàn)”經(jīng)常讓人想起化妝品公司對兔子等可愛動物進(jìn)行的殘忍實(shí)驗(yàn)——以追求美麗的名義,,但是,動物在科學(xué)研究(包括尋找替代手段的研究)中的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了化妝品行業(yè)的范疇,。小鼠和大鼠等動物被廣泛應(yīng)用于毒理學(xué),用于研究化學(xué)物質(zhì)及其對人類的影響,。動物也是藥物發(fā)現(xiàn)和測試的關(guān)鍵,。在生物醫(yī)學(xué)研究中,動物模型是許多實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),,研究人員通過它們研究從大腦回路功能到細(xì)胞疾病進(jìn)展等無數(shù)科學(xué)問題,。

  盡管實(shí)驗(yàn)動物在這些領(lǐng)域十分重要,,但許多人正在努力減少它們在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。在一定程度上,,這是由于不同國家對道德的擔(dān)憂推動了新的立法,,但另一方面也取決于金錢和時間。

  “從理論上講,,非動物實(shí)驗(yàn)可以更便宜,、更快速,”美國國家毒理學(xué)項(xiàng)目的替代毒理學(xué)方法跨部門評估中心主任沃倫·凱西(Warren Casey)說道,。他所領(lǐng)導(dǎo)的這個機(jī)構(gòu)分析了多種取代化學(xué)安全測試動物的方法,。

  對實(shí)驗(yàn)動物的另一個擔(dān)憂是,在某些類型的研究中,,由于動物與人類的差異太大,,以至于無法成功預(yù)測某些產(chǎn)品對我們身體的影響。凱西在接受采訪時表示:“因此,,我們就涉及到了道德,、效率和人類相關(guān)性的問題?!?/p>

  那么,,目前最有希望的選擇是什么?

  無處不在的數(shù)據(jù)

  一種方法是用算法代替動物。研究人員正在開發(fā)計(jì)算模型,,通過處理大量的研究數(shù)據(jù)來預(yù)測某些產(chǎn)品對有機(jī)體的影響,。

  美國羅格斯大學(xué)的化學(xué)系教授朱浩表示,這是一個很有應(yīng)用前景的方法,,也非常便宜,。他所在的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種高速算法,可以從在線化學(xué)數(shù)據(jù)庫中提取大量信息,,通過識別它們之間的結(jié)構(gòu)相似性,,將數(shù)千種經(jīng)過測試的化合物與未經(jīng)測試的新化合物進(jìn)行比較。然后,,該算法利用我們所知道的被測試化合物的毒性,,對具有相似結(jié)構(gòu)的未測試化合物的毒性做出可靠的預(yù)測(假設(shè)相同的結(jié)構(gòu)意味著化合物具有類似的效應(yīng))。

  通常,,確定一種新化合物的效果需要進(jìn)行數(shù)十次昂貴而耗時的動物實(shí)驗(yàn),,而通過這樣的算法預(yù)測,我們可以減少所需的動物研究數(shù)量,?!叭绻覀兡茏C明希望投放市場的化合物是安全的,那就可以認(rèn)為,,這類研究能夠替代目前的動物研究,,”朱浩教授說道,。馬里蘭州約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)類似研究表明,在多種化合物的毒性預(yù)測方面,,算法甚至可能優(yōu)于動物實(shí)驗(yàn),。

  微型器官

  近年來,科學(xué)家們開始在植入到塑料芯片的支架上培養(yǎng)人類細(xì)胞,,形成模擬心臟,、肝臟、腎臟和肺部功能的微小結(jié)構(gòu),。這些結(jié)構(gòu)被稱為“芯片上的器官”,,可以作為一種測試新化合物或新藥物對人類細(xì)胞影響的全新方法。

  對這些簡化的,、微型化的人類生理學(xué)模型進(jìn)行測試,,可以比動物實(shí)驗(yàn)更能得出與人類相關(guān)的結(jié)果。至關(guān)重要的是,,在早期研究的探索階段,,當(dāng)科學(xué)家不需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行測試時,這種測試也可以避免使用整只動物,。沃倫·凱西表示,,“芯片上的器官”在很大程度上解決了單一輸出或終端的問題,因?yàn)樗锌赡苄枰谶@個早期階段進(jìn)行的工作,,就是測試某種細(xì)胞類型應(yīng)對藥物或疾病的反應(yīng),,從而指導(dǎo)今后的研究。

  德國弗勞恩霍夫材料與束技術(shù)研究所的研究人員弗洛里安·施密德(Florian Schmieder)說,,這種方法可能“在大多數(shù)情況下有助于減少研究人員正在進(jìn)行的項(xiàng)目中計(jì)劃的動物試驗(yàn)的數(shù)量”,。除了肺臟、肝臟和心臟,,一些公司還在開發(fā)能夠模擬人類皮膚的人造3D結(jié)構(gòu),。這在毒理學(xué)中尤其重要。長期以來,,動物皮膚測試在毒理學(xué)中一直是了解未測試新化合物效果的基礎(chǔ),。

  用這種無害的皮膚組織模型來替代動物皮膚測試已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí),凱西說:“研究證明皮膚組織模型非常有效,。它們能讓我們深入了解急性變化,,比如某些東西是否會腐蝕和損傷皮膚?!?/p>

  人體研究

  經(jīng)常有人提出這樣一種反對動物實(shí)驗(yàn)的意見:如果人類想從新的療法,、藥物和研究中獲益,那么我們應(yīng)該把自己作為實(shí)驗(yàn)對象。這是一個非常簡化和極端的觀點(diǎn),。在大多數(shù)國家,法律規(guī)定在給人類用藥之前必須先進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn),。因此,,這種觀點(diǎn)并不一定符合實(shí)際。

  不過,,有一些經(jīng)過仔細(xì)控制的人體實(shí)驗(yàn)形式確實(shí)有可能在不危害人類健康的情況下減少對動物的使用,。其中一種方法就是微量給藥。在這種方法中,,人體接受一種新藥的量非常小,,以至于它不會產(chǎn)生廣泛的生理效應(yīng),但系統(tǒng)中有足夠的循環(huán)來測量它對單個細(xì)胞的影響,。

  研究者的想法是,,這種謹(jǐn)慎的方法可以幫助在早期階段消除不可行的藥物,而不用在研究中使用成千上萬的動物,,最終只證明藥物不起作用,。這種方法已被證明是安全有效的,許多大型制藥公司都在使用微量給藥方法來簡化藥物開發(fā),。

  “這當(dāng)然會有倫理上的顧慮,,但是這些顧慮很容易被更安全、更有效的藥物在推向市場后帶來的潛在收益所抵消,,”凱西說道,。

  現(xiàn)在的進(jìn)展如何?

  那么,,這些替代方法對動物實(shí)驗(yàn)的未來意味著什么呢,?在一些研究領(lǐng)域,比如化妝品測試——許多現(xiàn)有的產(chǎn)品已經(jīng)通過動物實(shí)驗(yàn)證明是安全的——中,,人們越來越認(rèn)識到,,測試新產(chǎn)品并不是推動這個行業(yè)發(fā)展所必需的。這一點(diǎn)得到了歐盟提出的管理?xiàng)l例的證實(shí),,現(xiàn)在,,歐盟禁止對任何在歐盟生產(chǎn)和銷售的化妝品進(jìn)行動物測試。

  我們也看到了毒理學(xué)研究的進(jìn)展,。長期以來,,毒理學(xué)家們一直依賴于6種核心的動物實(shí)驗(yàn)來篩選新產(chǎn)品的急性毒性,即檢查產(chǎn)品是否會引起皮膚刺激,、眼睛損傷或死亡,。不過凱西表示,在未來兩年內(nèi),這些基線測試在美國很可能被非動物實(shí)驗(yàn)取代,。取得這一進(jìn)展的原因是“與(動物)長期暴露于某種化學(xué)物質(zhì)后可能出現(xiàn)的其他安全問題(如癌癥或生殖毒性)相比,,這些毒性類型的生物學(xué)基礎(chǔ)要簡單得多,”凱西說道,。

  但在其他研究領(lǐng)域,,研究人員關(guān)注的問題更加復(fù)雜,動物模型仍然是我們目前能夠充分理解化合物,、藥物或疾病所產(chǎn)生的各種各樣廣泛和長期影響的唯一方法,。凱西說:“生理學(xué)是非常非常復(fù)雜的,我們?nèi)匀粵]有掌握它,?!背藙游锬P停€沒有其他任何方法能夠適當(dāng)?shù)啬M人的生理學(xué),。

  即使像“芯片上的器官”這樣富有前景的進(jìn)展,,對于呈現(xiàn)一個相互關(guān)聯(lián)的人體而言,也還有很長的路要走,?!鞍l(fā)展人造器官系統(tǒng)的主要問題是在體外獲得生物體的全部復(fù)雜性,”施密德說,,“問題的關(guān)鍵是要以一種真正可預(yù)測的方式模擬人體的動力學(xué)和動態(tài)變化,。”

  雖然芯片上的器官和其他發(fā)明可能有助于回答更簡單的問題,,但目前,,全動物模型是研究更復(fù)雜效應(yīng)的唯一途徑,比如對大腦回路功能如何與可見行為聯(lián)系起來的研究,。這類問題有助于我們了解人類疾病,,并最終帶來挽救生命的治療方法。因此,,支撐這些發(fā)現(xiàn)的動物實(shí)驗(yàn)仍然至關(guān)重要,。

  同樣值得注意的是,我們今天所進(jìn)行的一些最有前景的非動物實(shí)驗(yàn)方法——比如算法預(yù)測——之所以能夠奏效,,正是因?yàn)樗鼈兛梢越梃b數(shù)十年的動物研究成果,。為了在未來取得更進(jìn)一步的成果,我們需要繼續(xù)這些研究,。

  “我們不能用電腦完全取代動物實(shí)驗(yàn),。我們?nèi)匀恍枰恍┑退降膭游飳?shí)驗(yàn)來產(chǎn)生必要的數(shù)據(jù),”朱浩說,,“如果你讓我投票給一個有前景的方法,,我會投票給計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。”

  那么,,除了動物實(shí)驗(yàn),,我們還有其他選擇嗎?答案既是肯定的也是否定的,。雖然我們有幾個選擇,,但目前它們還不夠成熟,不足以完全取代動物實(shí)驗(yàn),。然而,至關(guān)重要的是,,這些可以減少我們用于研究的動物數(shù)量,。有了新的管理規(guī)定,有了更聰明的選擇,,我們至少可以對未來抱有希望,,實(shí)驗(yàn)動物的數(shù)量將繼續(xù)下降。


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