發(fā)布日期：2019-05-10
新浪科技訊 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。”
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。“如果我們能證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。”
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。”除了動物模型，還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。“發(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。（任天）
來源：新浪科技
