實(shí)驗(yàn)動(dòng)物第一章 緒 論

1、第一章 緒 論 內(nèi)容提要：本章內(nèi)容主要闡述了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基本概念和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的研究領(lǐng)域；揭示了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)從古至今對(duì)生物醫(yī)學(xué)、畜牧獸醫(yī)學(xué)的卓越貢獻(xiàn)，同時(shí)探討實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)推動(dòng)未來生命科學(xué)的發(fā)展動(dòng)力;最后詳細(xì)介紹了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法（3R）以及我國的研究現(xiàn)狀。 關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物;生命科學(xué);動(dòng)物福利; 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法. 第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的概念 一實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的定義 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)(Laboratory Animal Science)是研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的一門新興學(xué)科。前者主要圍繞著實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種質(zhì)培育、保存、生物學(xué)特性、生活環(huán)境、飼養(yǎng)繁殖與管理、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、疾病防治、野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化等，開展有關(guān)研究，

2、最終達(dá)到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求。后者以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為材料，采用各種手段和方法在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的反應(yīng)、表現(xiàn)及其發(fā)生機(jī)制、發(fā)展規(guī)律，以探討生命科學(xué)的疑難問題。 在生命科學(xué)領(lǐng)域中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的中心對(duì)象就是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，其目標(biāo)就是保證現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究可以獲得質(zhì)量好、來源充足、經(jīng)濟(jì)、安全、方便使用、符合各種試驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并從實(shí)驗(yàn)動(dòng)物這一環(huán)節(jié)出發(fā)，探索各種動(dòng)物試驗(yàn)得以成功設(shè)計(jì)、順利進(jìn)行并完成的技術(shù)和條件，同時(shí)也探索與上述目標(biāo)相關(guān)的法制建設(shè)、組織管理及人員培訓(xùn)等問題。 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(Laboratory Animal) 是指經(jīng)人工飼養(yǎng)、繁育，對(duì)其攜帶的微生物及寄生蟲實(shí)行控制，遺

3、傳背景明確或者來源清楚的，應(yīng)用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)和檢定以及其他科學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物。這樣從概念上就確定了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物和其他動(dòng)物的根本區(qū)別。凡是以研究、實(shí)驗(yàn)、教育、藥品生產(chǎn)等為目的而使用的動(dòng)物，統(tǒng)稱為實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物（Animal For Research），包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、野生動(dòng)物、經(jīng)濟(jì)動(dòng)物、觀賞動(dòng)物等。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是一個(gè)特定的概念，僅僅是實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物中的一個(gè)特殊群體，從概念上講，包括了以下四個(gè)基本內(nèi)涵： (一)遺傳背景明確 不同遺傳背景的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)同一實(shí)驗(yàn)處理的反應(yīng)性是不同的，這將直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。因此從這一點(diǎn)上講，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物必須是遺傳背景明確的動(dòng)物。根據(jù)遺傳特點(diǎn)的不同，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為

4、近交系（Inbred Strain）、封閉群（Closed C olony）和雜交群（Hybrid Colony）。 （二）對(duì)攜帶微生物和寄生蟲實(shí)施控制 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)的正常進(jìn)行和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性與其健康狀態(tài)有著直接關(guān)系。因此，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育和使用過程中，必須對(duì)其攜帶的微生物和寄生蟲實(shí)施監(jiān)控。根據(jù)對(duì)微生物和寄生蟲的控制程度，我國將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物劃分為四個(gè)等級(jí)：普通動(dòng)物（Conventional Animal）；清潔動(dòng)物（Clean Animal）；無特定病原體動(dòng)物（Specific Pathogen Free Animal， SPF）；無菌動(dòng)物（Germ Free Animal， GF），其中包括

5、悉生動(dòng)物（Gnotobiotic Animal， GN）。 （三）在特定的環(huán)境條件下，人工培育而成的動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是在達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中，經(jīng)過科學(xué)繁殖和培育的動(dòng)物，是多學(xué)科研究的成果和科技含量高的生物技術(shù)產(chǎn)品。利用基因工程技術(shù)而制作的基因修飾動(dòng)物，為醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)及畜牧獸醫(yī)學(xué)等眾多學(xué)科提供了豐富的動(dòng)物模型資源。 （四）應(yīng)用范圍明確 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)、檢定以及其他科學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物。其應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、環(huán)保、國防乃至實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)本身等。特別是在人類生命現(xiàn)象的研究方面，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物扮演著人類替身的角色，是“活的精密儀器”，最終為科學(xué)發(fā)展、人類生存和健康服務(wù)

6、。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與經(jīng)濟(jì)動(dòng)物、野生動(dòng)物和觀賞動(dòng)物有著明顯的區(qū)別，見表1-1。 表 1-1 各類動(dòng)物的區(qū)別和用途 微生物 動(dòng)物 人工培育 繁殖 遺傳背景 物種來源 用途 寄生蟲 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 嚴(yán)格 人工 明確 明確 人工控制 科學(xué)實(shí)驗(yàn) 野生動(dòng)物 未經(jīng) 自然 不明確 不明確 自然選擇 生態(tài)保護(hù) 經(jīng)濟(jì)動(dòng)物 一定程度 人工 一般 一般 一般 發(fā)展經(jīng)濟(jì) 觀賞動(dòng)物 一定程度 人工 一般 一般 一般 觀賞 二實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)研究的范圍 (一)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)研究的內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)自20世紀(jì)50年代誕生以來，至今已經(jīng)發(fā)展成為一門具有理論體系的獨(dú)立學(xué)科。其主要內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)學(xué)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物醫(yī)學(xué)、比較醫(yī)學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)、動(dòng)物實(shí)

7、驗(yàn)倫理學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法學(xué)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利等。 1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)學(xué)（Laboratory Animal Feeding and Breeding Science） 主要研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生物學(xué)特性與解剖生理特點(diǎn)、飼育與管理、育種與繁育、生長與發(fā)育、飼料與營養(yǎng)、環(huán)境與設(shè)施、生態(tài)與行為等內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化的各種技術(shù)、手段和措施。 2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物醫(yī)學(xué)（Laboratory Animal Medicine）研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物各種疾病，包括傳染性疾病、營養(yǎng)性代謝性疾病、遺傳性疾病以及劣質(zhì)環(huán)境所導(dǎo)致疾病的病因、癥狀、病理性特征、疾病的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律、診斷和防治措施等；研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物微生物學(xué)質(zhì)量控制的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)方法、

8、控制措施以及微生物對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)的干擾；研究人畜共患病的預(yù)防、控制及治療措施。 3比較醫(yī)學(xué) （Comparative Medicine)是以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為替身來研究人類、造福人類。通過建立人類疾病的動(dòng)物模型，進(jìn)行人與動(dòng)物的類比研究，探討人類疾病的病因、發(fā)生發(fā)展規(guī)律、預(yù)防控制措施，最終戰(zhàn)勝人類疾病。比較醫(yī)學(xué)又可分成比較解剖學(xué)、比較生理學(xué)、比較病理學(xué)、比較外科學(xué)和比較基因組學(xué)等。 4動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)（Animal Experiment Technique）是指進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)的各種實(shí)驗(yàn)手段、技術(shù)、方法和標(biāo)準(zhǔn)化操作程序，即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人為地改變環(huán)境條件，觀察并記錄動(dòng)物的反應(yīng)與變化，以探討生命科學(xué)中的疑難問題，獲得新

9、的認(rèn)識(shí)，探索新的規(guī)律。 5動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理學(xué)（Animal Research Ethics） 是在保證動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)、可靠的前提下，針對(duì)人的活動(dòng)對(duì)動(dòng)物所產(chǎn)生的影響，從倫理方面提出保護(hù)動(dòng)物的必要性。它是人類對(duì)待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所持有的道德觀念、道德規(guī)范和道德評(píng)價(jià)的理論體系，它所關(guān)注的是人對(duì)與自己的生存和發(fā)展密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物抱什么態(tài)度的問題。因此，它作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)和倫理學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)倫理學(xué)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育中的具體體現(xiàn)。 6動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法學(xué)(Alternatives to Animal Experiments ) 在滿足人類科技活動(dòng)最終目的的基礎(chǔ)上，應(yīng)用無知覺材料替代有知覺的脊椎動(dòng)物進(jìn)行實(shí)

10、驗(yàn)；通過科學(xué)的設(shè)計(jì)，減少實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)物數(shù)量；在必須使用動(dòng)物時(shí)，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)程序，以降低對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物造成的不良影響，這是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法學(xué)研究的主要內(nèi)容。替代、減少和優(yōu)化是彼此獨(dú)立而又相互聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)化、替代方法的采用，客觀上都減少了動(dòng)物使用量，達(dá)到了減少的目的。反之，減少動(dòng)物使用量的要求促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改良，也促進(jìn)了替代方法的研究進(jìn)程。 7實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利(Animal Welfare) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的福利問題，就是在生產(chǎn)和使用中對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的一種保護(hù)，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)各種不良因素的有效控制和條件改善，而不是那種不宰不殺的極端“動(dòng)物保護(hù)”。在兼顧科學(xué)問題探索和最大限度的滿足動(dòng)物維持生命、維持健康和提高舒適程

11、度的需求兩個(gè)方面，研究動(dòng)物生活環(huán)境條件、動(dòng)物 “內(nèi)心感受”、人道的實(shí)驗(yàn)技術(shù)等是科學(xué)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利的主要研究內(nèi)容。 （二）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)所涉及的領(lǐng)域 1生命科學(xué)領(lǐng)域 在生命科學(xué)領(lǐng)域，人類的健康和研究是頭等重要的事情，離不開應(yīng)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。在對(duì)人的各種生理現(xiàn)象和病理機(jī)制及疾病的防治研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是人的替代者。例如癌癥是威脅人類健康的重大疾病之一，由于在腫瘤移植、免疫、治療等研究中使用裸鼠、悉生動(dòng)物和無菌動(dòng)物，因而各種惡性腫瘤的致癌原因，尤其是化學(xué)致癌物質(zhì)、病毒致癌、免疫、治療等方面的研究有了重大的進(jìn)展。人類各種疾病的發(fā)生、治療與痊愈的機(jī)制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的機(jī)制，都要經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)加以

12、闡明或證實(shí)，離開了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，生命科學(xué)研究就寸步難行。 2制藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域 藥物和化工產(chǎn)品的不良反應(yīng)，對(duì)生命的影響程度包括致癌、致病、致畸、致毒、致突變、致殘、致命，都是從實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的試驗(yàn)中獲得結(jié)果。如果制藥和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品不用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，包括三致（致癌、致畸、致突變）試驗(yàn)，而直接應(yīng)用于人類將會(huì)造成十分嚴(yán)重的惡果。 制藥、化工等工業(yè)的勞動(dòng)衛(wèi)生措施，特別是各種職業(yè)性中毒（如鉛、苯、汞、錳、矽、酸、一氧化碳、有機(jī)化合物等）的防治方法，都必須選用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行各種動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后才能確定。 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物也是醫(yī)學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)疫苗、診斷用血清、某些診斷用抗原、免疫血清等的重要材料。例如，從牛體制備

13、牛痘苗，猴腎制備小兒麻痹癥疫苗，馬體制備白喉、破傷風(fēng)或氣性壞疽等血清，金黃地鼠腎制備乙腦和狂犬病疫苗，小鼠腦內(nèi)接種腦炎病毒后的腦組織制備血清學(xué)檢驗(yàn)用的抗原等。 3畜牧獸醫(yī)科學(xué)方面 生理試驗(yàn)、胚胎學(xué)研究、營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)估、動(dòng)物生物制品質(zhì)量檢測(cè)都要使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。特別是在畜禽傳染病的研究工作中，必須要有合格的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在獸醫(yī)科學(xué)研究上，如果所用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或雞卵不合乎標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量很差，將嚴(yán)重影響科研效果，甚至在某些疫病的研究工作中，若無SPF動(dòng)物和SPF蛋，所制備的疫苗的效果難以保證，將導(dǎo)致大量畜禽發(fā)生免疫事故，造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失。如 1981 年，我國某獸醫(yī)生物制品廠生產(chǎn)的豬瘟疫苗混有豬瘟強(qiáng)毒株

14、，結(jié)果注射后引起大批豬死亡，造成局部地區(qū)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，其原因是由于安全檢驗(yàn)用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量和數(shù)量都不符合要求。 4農(nóng)業(yè)科學(xué)方面 化學(xué)肥料、農(nóng)藥的殘毒檢測(cè)，也要通過動(dòng)物試驗(yàn)來確定。20世紀(jì)70年代，我國從瑞士的汽巴嘉基公司花巨資引進(jìn)的殺蟲瞇生產(chǎn)流水線，就是因?yàn)楹雎粤藙?dòng)物的安全性試驗(yàn)，投產(chǎn)后才知道殺蟲瞇能致癌，國外已經(jīng)不再使用。此后我國只好停止生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 5輕工業(yè)科學(xué)方面 人們的吃穿用，包括食品、食品添加劑、皮毛及纖維、日常生活用品，特別是化學(xué)制品等有害成分的影響，都要用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)。按照規(guī)定，食品、食品添加劑、皮毛制品、化妝品等上市銷售，都要求必須先經(jīng)國家指定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用

15、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行安全性試驗(yàn)，以證明其對(duì)人體無急、慢性毒性，且無致癌、致畸、致突變作用，才能供應(yīng)上市。 6重工業(yè)和環(huán)境保護(hù)方面 在重工業(yè)上，對(duì)有害物的鑒定和防治，以及國土的整個(gè)環(huán)境保護(hù)，包括廢棄物、氣體、光輻射、聲干擾等各方面的研究工作中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物都是監(jiān)測(cè)和研究防治措施的前哨。 7國防和軍事科學(xué)方面 各種武器殺傷效果，化學(xué)、輻射、細(xì)菌、激光武器對(duì)人類的損傷與防護(hù)，以及在宇宙、航天科學(xué)試驗(yàn)中，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究人體在太空條件下，失重、輻射和太空環(huán)境因素對(duì)機(jī)體生理狀態(tài)的影響。在核武器爆炸的試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被預(yù)先放置在爆炸現(xiàn)場(chǎng)，以觀察光輻射、沖擊波和電離輻射對(duì)生物機(jī)體的損傷。此外，在戰(zhàn)傷外科的研究中，在防

16、軍事毒劑和細(xì)菌武器損傷的研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均被用來代替人類作為戰(zhàn)爭中的受難者，從而研究對(duì)各種戰(zhàn)傷的有效防治措施。 8商品鑒定和國際貿(mào)易方面 在進(jìn)出口商品的檢驗(yàn)檢疫中，許多商品的質(zhì)量檢驗(yàn)都規(guī)定必須進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)鑒定，或直接利用警犬、警鼠擔(dān)任安全警察，它直接影響著對(duì)外貿(mào)易的數(shù)量、質(zhì)量和信譽(yù)。 9行為科學(xué)的研究方面 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在行為科學(xué)的研究中也占有重要地位。例如，汽車設(shè)計(jì)中的撞擊，土建設(shè)計(jì)中震動(dòng)的允許程度，災(zāi)難性事故的處理等，國外已經(jīng)采用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模擬人類。 10實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)研究方面 在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)本身的研究中，由于其綜合性很強(qiáng)，涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、免役學(xué)、生態(tài)學(xué)、建筑學(xué)等，所

17、以各個(gè)學(xué)科與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)相輔相成，相互滲透。雖然它的直接研究目的是取得適用于各種特殊研究需要的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，但對(duì)生命科學(xué)的微觀領(lǐng)域也進(jìn)行了更為深入的探索，例如，在遺傳學(xué)、生殖生理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)理論以及實(shí)用技術(shù)方面，都取得了突破。 總之，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)作為醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和有關(guān)生物學(xué)的理論研究以及生物藥品制造、化學(xué)藥物篩選、鑒定、環(huán)境保護(hù)等實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要的工具之一，有力地推動(dòng)著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與生命科學(xué)的過去、現(xiàn)在和未來 人們?cè)谔剿魃茖W(xué)歷程中，難能可貴的是研究者們成功地找到“替代者”實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行研究，可以進(jìn)行驗(yàn)證，可以反復(fù)地試驗(yàn)，更加科學(xué)地分析疾病現(xiàn)象、驗(yàn)證疾病的本質(zhì)、

18、闡明生命活動(dòng)在正常條件和異常條件下的表現(xiàn)與規(guī)律，擺脫了迷信和愚昧。因此，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)與人類醫(yī)學(xué)發(fā)展密切相關(guān)。 一實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)過去生命科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用 從1901年諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)創(chuàng)立以來的100多年來，共有67項(xiàng)獎(jiǎng)涉及到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。涉及基礎(chǔ)生物學(xué)研究、重大疾病預(yù)防和治療。 1877年德國科學(xué)家Robert Koch通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提出炭疽桿菌不但從一個(gè)發(fā)病個(gè)體感染給另外一個(gè)個(gè)體動(dòng)物，而且從原宿主分離出的炭疽桿菌可以引起另外一個(gè)新宿主出現(xiàn)相同癥狀的疾病，從此在微生物學(xué)界誕生了普遍認(rèn)可的Koch理論。即使在 100 多年后的今天，Koch 理論仍然適用于病原的確定、分子生物學(xué)研究和突發(fā)性疾病的確認(rèn)，如2

19、003年香港、廣東和北京地區(qū)流行的SARS，后經(jīng)過猴子發(fā)病實(shí)驗(yàn)，新型冠狀病毒被確認(rèn)為是主要病原。 相反沒有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，人類不可能開發(fā)出有效控制傳染性疾病的疫苗。天花、狂犬病疫苗是典型的例證，具有劃時(shí)代的意義，這兩種疫苗的成功開發(fā)和應(yīng)用，打破和消除了人們一直對(duì)這兩種致死性流行疾病的恐懼。 眾所周知，肝炎已成為世界性傳染病。在非靈長類動(dòng)物中，對(duì)B型肝炎病毒敏感的狒狒仍然被作為動(dòng)物模型，用于研究疫苗和觀察各種藥物的療效。同時(shí)作為進(jìn)化過程中與人類最接近的非靈長類動(dòng)物被廣泛應(yīng)用到其它研究領(lǐng)域中，包括意識(shí)、行為和基礎(chǔ)神經(jīng)研究。目前被人們作為寵物的雪貂在研究人類流感病毒方面具有重要的價(jià)值，原因在于開發(fā)有價(jià)值的

20、流感疫苗需要敏感宿主，雪貂無疑是最好的動(dòng)物模型。 貓和狗在生命科學(xué)中的使用數(shù)量正在逐漸減少，最主要和最為重要的原因是嚙齒類動(dòng)物被廣泛應(yīng)用在基礎(chǔ)生物學(xué)中研究中；另一個(gè)因素是人們比以往更加關(guān)注貓和狗的福利，城市居民甚至視他們?yōu)榧抑械某蓡T，某些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)立法禁止使用貓和狗做動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。 二實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的推動(dòng)作用 （一） 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 回顧 1996 年-2001 年間，生理和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的研究工作，無不體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)生命科學(xué)的貢獻(xiàn)。1996年獸醫(yī)Peter Dohrty和Rolf Zinkernagel 在應(yīng)用近交系和遠(yuǎn)交系小鼠研究病毒和免疫系統(tǒng)關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)主要組織相容性

21、抗原在免疫系統(tǒng)中自我信號(hào)識(shí)別作用，這一研究成果對(duì)于探索自體免疫疾病和移植醫(yī)學(xué)免疫識(shí)別具有積極作用，獲得了1996年生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1997年生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予 Stanley Prusiner，他發(fā)現(xiàn)一種全新的蛋白病原-朊蛋白。朊蛋白能引起綿羊、山羊神經(jīng)萎縮性失調(diào)（癢?。?、牛海綿狀腦?。ǒ偱２。⒙梗韵男圆。┖腿祟悾藖喪喜。?，這些發(fā)現(xiàn)也有助于研究人的Alzheimer病。1998年生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予Rebort Furchgott，Louis Ignarro和 Ferid Murad，以表彰他們?cè)谕么髣?dòng)脈實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮生長因子（NO）是心血管系統(tǒng)信號(hào)分子，可引起血管擴(kuò)張，同時(shí)參與炎癥

22、、細(xì)胞凋亡和神經(jīng)傳遞活動(dòng)。2000 年生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予Arvid Carlsson,Paul Greeberg 和 Eric Kandel，他們利用海洋生物鼻涕蟲做模型，發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)細(xì)胞間慢突觸傳遞現(xiàn)象，闡明了學(xué)習(xí)和記憶神經(jīng)通路。2001年生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予Leland Hartwell,Timothy Hunt 和 Paul Nurse 以表彰他們?cè)诩?xì)胞生物周期主要調(diào)節(jié)因子所做的研究工作。他們分別使用海瞻和酵母細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的關(guān)鍵基因和產(chǎn)物。 以上6位獲獎(jiǎng)?wù)哐芯砍晒际莵碓从趯?shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展，再次證明了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的重要地位，也充分說明生物醫(yī)學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)動(dòng)

23、物的不可替代性和被科學(xué)家認(rèn)可的廣泛性。 （二） 嚙齒類動(dòng)物胚胎干細(xì)胞和分子生物學(xué)發(fā)展 過去的20年一個(gè)最重要的研究發(fā)現(xiàn)就是利用組織培養(yǎng)液繁殖胚胎干細(xì)胞。如果將早期胚胎移植給受體動(dòng)物，受精卵就有可能形成復(fù)雜的整體動(dòng)物，這一發(fā)現(xiàn)奠定了目標(biāo)基因技術(shù)，產(chǎn)生了基因敲除動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。小鼠自然成為應(yīng)用基因敲除技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)最重要的群體，動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在大鼠及其他種類動(dòng)物方面也得到了較廣泛研究和應(yīng)用。 （三）遺傳修飾小鼠 遺傳工程小鼠的出現(xiàn)是令人矚目的技術(shù)成就之一，這一成就與人類基因圖譜、鼠類基因圖譜的破譯，共同對(duì)研究人類疾病的遺傳特性具有重要意義。探索基因和基因產(chǎn)物與疾病發(fā)生機(jī)制的關(guān)系有助于早期診斷疾

24、病并及時(shí)采取有效的防治措施。遺傳修飾動(dòng)物模型有利于研究單個(gè)或多個(gè)基因?qū)θ祟惣膊〉挠绊?。科學(xué)家指出，人類疾病很少是由單一基因作用而引起的，而是多基因的協(xié)同表達(dá)、功能上相互作用的結(jié)果。要從基因組的破譯轉(zhuǎn)向功能基因組分析，就要將目前以分子水平為主的研究方法轉(zhuǎn)向以整體模型動(dòng)物分析為主，研究不同基因在整體動(dòng)物中是如何相互作用，以及所產(chǎn)生的表現(xiàn)型或疾病現(xiàn)象。令科學(xué)家驚嘆不止的是有 3000040000 個(gè)人類基因與鼠類是相似的。利用鼠類做動(dòng)物模型研究這些基因的功能，有利于探索基因組在人類生命中的作用?？梢栽O(shè)想今后將誕生數(shù)以千計(jì)的基因修飾小鼠，應(yīng)用前景更加廣泛。 （四）人類和鼠類基因圖譜繪制完成 歷經(jīng) 10

25、 年的艱辛，人類基因組“工作草圖”于 2000 年 6 月 26 日面世。該草圖破譯了人體 97%的遺傳基因密碼，完成了 85%基因的堿基對(duì)測(cè)序，標(biāo)志著人類徹底解讀自身“生命天書”走完了第一步。2001 年 4 月，私營企業(yè) Celera Genomics 宣布繪制完成三個(gè)品系鼠類基因圖譜，共有 15.9 億堿基對(duì)，接近 99%所有鼠類基因。在繪制的三個(gè)品系鼠類中，Celera公司發(fā)現(xiàn)了2.5萬單核苷酸多態(tài)性。如果利用鼠類做模型，可以確定這種基因的多態(tài)性與人類疾病的相關(guān)基因功能間的聯(lián)系。比較基因組學(xué)可以使研究者探究人類基因組功能和人類疾病發(fā)病機(jī)制間的關(guān)系，開發(fā)治療性藥物。 （五）不同尋常的動(dòng)物

26、種類斑馬魚、有爪蟾蜍和果蠅 近年來利用魚類做動(dòng)物模型越來越受到關(guān)注，其原因多種多樣。首先一個(gè)重要因素是魚類屬于卵生動(dòng)物，可產(chǎn)生大量的卵，這些卵比較透明，容易觀察?？捎糜谠缙诒O(jiān)測(cè)各種化學(xué)成分和刺激物的危害，因此可用于研究嚴(yán)格限定環(huán)境中魚類畸形的機(jī)制。其次，魚類單個(gè)群體可生產(chǎn)大量的后代,資源比較豐富。絕大多數(shù)研究使用的魚類都是先前水產(chǎn)貿(mào)易中常見的品種，包括斑馬魚、劍尾魚和新月魚。培育出的大量近交系種類已經(jīng)用于遺傳研究，以探索它們與人類疾病和其他哺乳類動(dòng)物疾病的遺傳對(duì)應(yīng)性。當(dāng)然作為動(dòng)物模型,魚類也存在著一些其它問題。如水質(zhì)是比較重要的因素，因水質(zhì)問題帶來的疾病難以確定，從而影響水中魚類生存。目前在這

27、方面也取得了一定進(jìn)展，尤其是在大型實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行集中飼養(yǎng)，可以較好地解決上述問題。 非洲有爪蟾蜍（Xenopus，sp） 屬于水生動(dòng)物，是研究胚胎發(fā)育較好的動(dòng)物模型。其胚胎容易進(jìn)行外科處理和化學(xué)處理若除去特定的細(xì)胞所產(chǎn)生的影響胚胎早期容易確定。 多年來果蠅作為遺傳學(xué)研究模型，已經(jīng)獲得了許多研究成果，推動(dòng)了動(dòng)物遺傳學(xué)的發(fā)展。最近人們開始轉(zhuǎn)向研究特殊基因的表達(dá)和描繪基因圖譜。如果大量使用這些非哺乳動(dòng)物種類，單個(gè)動(dòng)物種群保育費(fèi)用會(huì)相應(yīng)降低。 三實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)未來生命科學(xué)發(fā)展的影響 （一）遺傳工程技術(shù) 眾所周知，基因技術(shù)為生命科學(xué)發(fā)展開辟了前所未有的可能性，了解和探索相關(guān)特定基因圖譜，包括病理性和優(yōu)良特性基因

28、組，人類有可能在基因水平上控制疾病的發(fā)生，這與傳統(tǒng)對(duì)癥治療，緩解發(fā)病癥狀的治療方法有明顯不同。應(yīng)用靶基因技術(shù)，可以引進(jìn)特定的基因、外源基因，并且實(shí)現(xiàn)表達(dá)，獲得設(shè)想、帶有病理特性動(dòng)物種類。探索基因組功能，可以前所未有地開辟基因治療新方法，毫無疑問這些技術(shù)都需要研究和培育更多相關(guān)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。因此未來更加關(guān)注小鼠、大鼠和其他嚙齒類動(dòng)物的利用和開發(fā)，這意味仍然需要改善實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)設(shè)施，促進(jìn)技術(shù)交流和合作。 （二）轉(zhuǎn)基因和基因敲除技術(shù)的動(dòng)物種類與應(yīng)用 目前在基因敲除技術(shù)應(yīng)用研究中，小鼠是應(yīng)用數(shù)量最多、成功率最高的品種，再次突出了鼠類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的重要地位。從哺乳類動(dòng)物上看，小鼠、大鼠、兔子、豬、綿羊和恒

29、河猴都被成功應(yīng)用到轉(zhuǎn)基因研究方面，而兩棲類蟾蜍、魚類斑馬魚，也應(yīng)當(dāng)屬于轉(zhuǎn)基因表達(dá)的范疇。在未來轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用會(huì)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類的增加，同時(shí)也將加速生命科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程。 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物不僅可生產(chǎn)出醫(yī)藥產(chǎn)品，還可以生產(chǎn)出其他有價(jià)值的產(chǎn)品。如加拿大蒙特爾公司以蜘蛛絲蛋白基因構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因山羊可用來生產(chǎn)生物鋼（Bio-steel），它比任何人造材料都具有優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)度大、重量輕、可生物降解；可用來制作防彈衣、人造韌帶和肌腱以及美容術(shù)、手術(shù)膠、航天纜索等等。有理由相信，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器將成為 21 世紀(jì)最具有高額利潤的生物醫(yī)藥新的生產(chǎn)模式和新型產(chǎn)業(yè)。 器官移植是當(dāng)今世界醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所關(guān)注的重要課題之一。通過

30、基因工程技術(shù)，構(gòu)建攜帶人類基因的轉(zhuǎn)基因豬，有可能克服器官移植的排異問題，為人類的器官移植提供新的材料來源。我國是養(yǎng)豬大國，從20世紀(jì)60年代初開始，我國一些學(xué)者就開始了對(duì)小型豬資源的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的研究。其主要品系和資源有中國小型豬西雙版納小耳豬近交系、五指山小型豬近交系、廣西巴馬小型豬、貴州小型香豬、甘肅蕨麻小型豬和藏豬等。有些品系的近交系數(shù)已達(dá)到98.3%，而且建立了分子生物學(xué)的檢測(cè)技術(shù)。小型轉(zhuǎn)基因豬將成為比較醫(yī)學(xué)和人類異種器官移植研究的熱點(diǎn)。 （三）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源開發(fā)與利用 動(dòng)物種質(zhì)資源的綜合開發(fā)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化也是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)科發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容之一，科學(xué)家通過不懈努力，一些動(dòng)物資源的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

31、化已為醫(yī)學(xué)生物學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 未來生命科學(xué)的發(fā)展需要四種形式的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型：常規(guī)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、改進(jìn)型常規(guī)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、非傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和新實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。我國特有的動(dòng)物資源鼠兔、黑線倉鼠、東方田鼠、小型豬、水生動(dòng)物等的開發(fā)利用，為肝炎、心血管病、血吸蟲病、異種器官移植等人類疾病的研究提供了廣泛而又豐富的實(shí)驗(yàn)材料和研究手段，引起國外相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注。 未來細(xì)胞培養(yǎng)體系將可能代替現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。胚胎干細(xì)胞研究進(jìn)展和系列技術(shù)展示了單個(gè)、多個(gè)細(xì)胞系統(tǒng)在生命科學(xué)研究的重要作用。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力以及潛在的生理、病理變化，無疑讓未來的生命科學(xué)研究更加模型化，甚至超越我們的想象。 四生命科學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展的支持 各國

32、政府和各種基金組織強(qiáng)有力的資金支持是保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)更好滿足解讀生命科學(xué)奧妙的基礎(chǔ)。各種來源的基金旨在解決基礎(chǔ)生命科學(xué)的問題、特定疾病發(fā)病機(jī)理或者研究疾病模型。廣闊的研究領(lǐng)域要求共享研究手段、設(shè)施、特殊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、動(dòng)物種群、基礎(chǔ)支持條件。除了常規(guī)的研究資金，各國組織設(shè)立特定基金支持研究特定研究工具、建立核心動(dòng)物種群、培養(yǎng)獸醫(yī)人員和加大高等教育中相關(guān)專業(yè)知識(shí)的教育。支持的范圍包括了微生物研究、無脊椎動(dòng)物到高等脊椎動(dòng)物研究。其中一個(gè)顯著的特色就是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨時(shí)應(yīng)對(duì)生命科學(xué)研究者的旺盛需求，而不能成為限制生命科學(xué)發(fā)展的障礙物。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也依賴不斷更新的研究手段，如核磁共振、超聲技術(shù)和射線技術(shù)。這些研

33、究工具雖然是基礎(chǔ)科學(xué)研究的必要手段，在科學(xué)發(fā)展的今天促進(jìn)了疾病的診斷和治療?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)平臺(tái)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)不斷影響實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的發(fā)展，必將會(huì)影響未來實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的發(fā)展。因此生物信息科學(xué)也將成為現(xiàn)在和未來實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)發(fā)展的一個(gè)強(qiáng)有力工具。 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)發(fā)展概況 一、 國外實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展概況 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)飛速發(fā)展從 1950 年為界，分為兩個(gè)階段，20 世紀(jì) 50 年代以前僅在幾個(gè)國家取得進(jìn)展，50 年代以后世界各國分別從美國引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備、資料，逐步發(fā)展起來。1909 年美國 Jackson實(shí)驗(yàn)室 Little 教授在研究小鼠毛色基因時(shí)首次采用近交方法，培育出 DBA

34、純系小鼠。1913 年 Bagg 培育出 BALB/c 小鼠。1928 年至 1930 年美國圣母大學(xué) Lobund 實(shí)驗(yàn)室 Reynier 博士研制成功第一臺(tái)金屬隔離器，并培育出無菌大鼠。1962-1969 年間英國 Grist 醫(yī)師培育出裸鼠，其后科學(xué)家進(jìn)一步確定裸鼠無胸腺，缺少T細(xì)胞。免疫缺陷動(dòng)物的問世，為腫瘤學(xué)研究提供了極好的動(dòng)物模型。國際上公認(rèn)的近交系小鼠已有 300 多個(gè)品系，大鼠 100 多個(gè)品系。近年來，利用生物工程技術(shù)不斷推出新動(dòng)物模型。1982年P(guān)almiter 等報(bào)道，將大鼠生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，成功?chuàng)造出的“超級(jí)小鼠”，即第一例轉(zhuǎn)基因小鼠的問世，開辟了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新

35、紀(jì)元。至今，美國Jackson 實(shí)驗(yàn)室采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)建立的人類疾病動(dòng)物模型有 610 余種。 20 世紀(jì)50年代以來，世界發(fā)達(dá)國家先后成立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理機(jī)構(gòu)，并制定法律、法規(guī)，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)科的發(fā)展。 二、我國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展概況 我國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作始于20世紀(jì)初。1918年北平中央防疫處開始飼養(yǎng)繁殖小鼠，其后，陸續(xù)有學(xué)者從國外引進(jìn)一些品種品系動(dòng)物，但僅限于幾個(gè)大城市的少數(shù)科研單位。1955 年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院用昆明小鼠培育出中國 1 號(hào)（C1）。1956年天津醫(yī)學(xué)院李漪教授培育出津白1低癌系白化小鼠，這是國內(nèi)第一例近交系小鼠。隨后，津白2高癌系小鼠、615小鼠相繼問世。從20世紀(jì)

36、80年代開始，我國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作有了飛速的發(fā)展。1985 年北京農(nóng)業(yè)大學(xué)成立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物專業(yè)，招收本科生。與此同時(shí)，我國老一代科學(xué)家從國外引進(jìn)裸鼠繁育成功，并建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施。目前，僅北京地區(qū)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施就有 100 余座。1987 年成立“中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)會(huì)”，編輯出版實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)專業(yè)雜志，不斷加強(qiáng)與國外的技術(shù)合作與學(xué)術(shù)交流。1988 年，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，原國家科委發(fā)布了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例。還先后制定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量管理辦法（1997）、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證管理辦法（2002）。1996 年 10 月，北京市實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例經(jīng)北京市人大常委會(huì)審議批準(zhǔn)，成為我國第一部有關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理工作的地方性法規(guī)。200

37、4 年12 月北京市實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例再次修訂。1998 年國家科技部建立了“國家嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心”，向全國供應(yīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子。2005年國家遺傳工程小鼠資源庫驗(yàn)收通過，成為我國醫(yī)藥研究領(lǐng)域提供重要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型基地。雖然我國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作起步較晚，但由于國家重視和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技人員的努力，發(fā)展極為迅速，在某些方面已趕上國際先進(jìn)水平。 第四節(jié) 動(dòng)物替代試驗(yàn)在生命科學(xué)中的應(yīng)用和發(fā)展 1954年，動(dòng)物福利大學(xué)聯(lián)合會(huì)（UFAW）Charles Hume 教授制定了一項(xiàng)有關(guān)動(dòng)物試驗(yàn)人道主義技術(shù)的科學(xué)研究計(jì)劃。這項(xiàng)由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者免疫學(xué)家 Sir Peter Medawar和英國研究保護(hù)協(xié)會(huì)秘書長Lane

38、Petter領(lǐng)導(dǎo)，美國動(dòng)物福利委員會(huì)奠基人Christine Stevens提供研究經(jīng)費(fèi)，指定英國的動(dòng)物學(xué)家Russell 和微生物學(xué)家 Burch 承擔(dān)這項(xiàng)工作。1959 年，發(fā)表了人道主義實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理（The Principles of Humane Experimental Technique）一書。在這本書中，他們提供了大量的資料、許多卓越的思路和見解。第一次全面系統(tǒng)地提出了包括動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的減少、替代與優(yōu)化的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法（簡稱 3R）理論。他們的研究工作和人道主義試驗(yàn)技術(shù)原理的出版，對(duì)啟動(dòng)3R研究起到了非常重要的作用。 一人性化的概念 英國動(dòng)物福利聯(lián)合會(huì)的專家提出保證最低限

39、度的動(dòng)物福利至少要滿足動(dòng)物五種基礎(chǔ)需要，包括足夠飲水和營養(yǎng)良好的食物；任何時(shí)間不受飲水的限制；免受痛苦和疾病的折磨；免受焦慮和害怕的折磨；能夠表達(dá)正常生理學(xué)行為，如躲藏、犢和互相關(guān)照等。良好的動(dòng)物福利能有助于獲得良好的科學(xué)結(jié)果。開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究者盡可能為動(dòng)物提供良好環(huán)境來滿足良好的動(dòng)物福利，同時(shí)必須清醒認(rèn)識(shí)到優(yōu)良的動(dòng)物生存環(huán)境不能與試驗(yàn)操作程序沖突。 二3R 的基本內(nèi)涵 (一)減少 減少（Reduction）是指在科學(xué)研究中，使用較少量的動(dòng)物獲取同樣多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或使用一定數(shù)量的動(dòng)物能獲得更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)方法。絕不能以節(jié)省時(shí)間或?yàn)榱巳藛T的方便以及其他不科學(xué)的原因?yàn)槔碛桑褂贸^能獲取有意義

40、的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所需要的最少動(dòng)物數(shù)量。要達(dá)到這一目的，在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行周密合理的設(shè)計(jì)和取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析是非常必要的。但也不能單純?yōu)檫_(dá)到減少動(dòng)物使用數(shù)量而采取違反科學(xué)原則的做法。 在減少動(dòng)物使用量的問題上，對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用不同的處理方式。如在藥品、食品等產(chǎn)品的法定檢驗(yàn)中，要減少某一實(shí)驗(yàn)中使用動(dòng)物的數(shù)量，則應(yīng)采取非常慎重的態(tài)度和科學(xué)的程序。只有經(jīng)過反復(fù)的驗(yàn)證并寫入有關(guān)規(guī)程之后，才可在實(shí)際檢測(cè)工作中應(yīng)用。相反，在科研工作中，減少動(dòng)物的使用量則是比較容易做到的?？蒲信c法定檢驗(yàn)很大不同點(diǎn)就在于研究方案的“多樣性”和“可調(diào)整性”。不同課題研究的最終目的千差萬別，為達(dá)到其研究特有的目的，研究手段（或研究方

41、案）各不相同。即使要達(dá)到同一目標(biāo)，也可以采取不同的研究路線，如何在研究工作開始之前，選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方案，以達(dá)到減少實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物使用量的目的。 （二）替代 替代(Replacement)是指使用其它方法而不用動(dòng)物所進(jìn)行的試驗(yàn)，或者說是使用沒有知覺的試驗(yàn)材料代替以往使用神志清醒的活的脊椎動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)的一種科學(xué)方法。替代有不同的分類方法：根據(jù)是否使用動(dòng)物或動(dòng)物組織，替代方法可分為相對(duì)性替代和絕對(duì)性替代兩個(gè)方面，前者是指采用人道的方法處死動(dòng)物或使用細(xì)胞、組織及器官進(jìn)行體外試驗(yàn)研究，或利用低等動(dòng)物替代高等動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)方法；后者則是在實(shí)驗(yàn)中完全不用動(dòng)物。按照替代物的不同，可分為直接替代（如志愿者或人類的組織等

42、）和間接替代（如鱟試劑替代家兔熱原試驗(yàn)）。根據(jù)替代的程度，又可分為部分替代（利用其他替代實(shí)驗(yàn)手段來代替動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的一部分或某一步驟）和全部替代（用新的替代方法取代原有的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法）。 對(duì)于認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)某個(gè)特定領(lǐng)域的替代方法是否有應(yīng)用價(jià)值，需要認(rèn)真對(duì)待。有些人認(rèn)為，在生物醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域中，應(yīng)用體外方法不僅能夠獲得與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所提供的相同的技術(shù)資料，而且還能提供最佳的科學(xué)途徑以解決某些難題。生物醫(yī)學(xué)研究中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代方法完全可以通過學(xué)術(shù)出版物和研討會(huì)等形式進(jìn)行交流而得到不斷的完善和發(fā)展。而另外一些人則認(rèn)為，替代的方法和技術(shù)可作為動(dòng)物研究的補(bǔ)充，有助于減少使用動(dòng)物的數(shù)量和改進(jìn)以后的工作，但不可能完全

43、取代整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。以毒理學(xué)研究和安全性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中采用的細(xì)胞培養(yǎng)方法為例，盡管它具有可用不同類型的細(xì)胞（包括人類細(xì)胞）和來自特定組織的細(xì)胞研究靶器官特性的優(yōu)點(diǎn)，但它不能像整體動(dòng)物模型那樣作為完整的生物系統(tǒng)，用于評(píng)價(jià)不同途徑（如吸入、攝入、皮膚接觸）和長期染毒的后果，以及用來預(yù)測(cè)某些毒性作用的可逆性等。 在替代方法使用方面，還需要注意的是，在基礎(chǔ)研究、醫(yī)藥、化學(xué)試劑和化妝品的安全檢測(cè)、危險(xiǎn)環(huán)境的檢測(cè)、危險(xiǎn)物品的檢測(cè)等領(lǐng)域之間，畢竟存在著差距，在應(yīng)用替代方法時(shí)應(yīng)具體考慮。特別是在法定的檢驗(yàn)工作中，如果非動(dòng)物實(shí)驗(yàn)要作為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的替代方法被采納的話，則需經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)證后被檢驗(yàn)法規(guī)所認(rèn)可，方可在法定檢驗(yàn)中

44、使用。 （三）優(yōu)化 優(yōu)化（Refinement）是指在符合科學(xué)原則的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)條件，善待動(dòng)物，提高動(dòng)物福利或完善實(shí)驗(yàn)程序和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，避免或減輕給動(dòng)物造成的與實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒o關(guān)的疼痛和緊張不安的科學(xué)方法。優(yōu)化包括諸多內(nèi)容，總體說來是一個(gè)科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的過程，包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面。研究內(nèi)容涉及到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、仁慈觀點(diǎn)、人員的培訓(xùn)、飼養(yǎng)環(huán)境及設(shè)施、動(dòng)物運(yùn)輸、動(dòng)物自然習(xí)性等方面，其中動(dòng)物實(shí)驗(yàn)程序的優(yōu)化是一項(xiàng)主要內(nèi)容。 在歐、美等發(fā)達(dá)國家，一個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理委員會(huì)倫理審查委員會(huì)的審批才能得以實(shí)施，主要內(nèi)容必須包括：充分闡明實(shí)驗(yàn)的必要性，并證明沒有任何其它方

45、法可以取代該動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。充分闡明實(shí)驗(yàn)的合理性，即所用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類、品系、數(shù)量、性別、日齡等都是科學(xué)合理的。能用小動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就不能選用非人靈長類以及犬、貓等動(dòng)物，用 10 只動(dòng)物能完成實(shí)驗(yàn)就不許用 11 只動(dòng)物。明確實(shí)驗(yàn)過程可能給動(dòng)物造成的疼痛、痛苦，有些國家制定了疼痛等級(jí)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。如果是用非人靈長類動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)完成后退役的動(dòng)物必須有妥善安置措施。如 1999 年美國在佛羅里達(dá)洲的沙漠上建造了一所具有相當(dāng)舒適度的設(shè)施，將多年研究退役的百只大猩猩放在這里“頤養(yǎng)天年”。 三3 R 研究的意義 （一）3 R 作為提升突破技術(shù)壁壘能力的載體和具體體現(xiàn)“標(biāo)尺”，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國際貿(mào)易中發(fā)揮不可替代

46、的重要作用 2002年11月7日歐洲議會(huì)與歐盟理事會(huì)在布魯塞爾達(dá)成協(xié)議，決定從2009年起在歐盟范圍內(nèi)禁止用動(dòng)物進(jìn)行化妝品毒性和過敏實(shí)驗(yàn)，也不允許成員國從外國進(jìn)口和銷售違反上述禁令的化妝品。歐盟的這項(xiàng)決定是為了在不損害消費(fèi)者利益的前提下，盡可能保護(hù)動(dòng)物。歐盟希望化妝品公司在 2009 年以前能夠找到替代檢測(cè)方法。如果出現(xiàn)特殊安全需要，歐盟委員會(huì)可以允許成員國在經(jīng)過特殊程序后，在動(dòng)物身上進(jìn)行化妝品成分安全性能測(cè)試。目前，英國、奧地利和荷蘭已經(jīng)禁止在動(dòng)物身上進(jìn)行化妝品成分測(cè)試，但并未禁止進(jìn)口和銷售此類產(chǎn)品。其中法國和意大利是進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)最多的歐盟成員國。 （二）為科學(xué)發(fā)展提供了新思路和新方法 倡導(dǎo)

47、3R 一方面是為了適應(yīng)動(dòng)物保護(hù)主義運(yùn)動(dòng)、緩和動(dòng)物保護(hù)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)之間日益尖銳的矛盾沖突的一種需要。從 3R 研究成果的應(yīng)用來看，確實(shí)對(duì)科學(xué)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。因此說，3R 研究也是科學(xué)發(fā)展的需要。有許多事例可使我們清楚地了解到 3R 與生命科學(xué)研究之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如，利用攜帶有人脊灰病毒受體的轉(zhuǎn)基因小鼠（TgPVR），替代猴子做口服活脊灰疫苗的神經(jīng)毒性試驗(yàn)（安全性試驗(yàn)），不僅解決了靈長類動(dòng)物的來源問題，也使用于疫苗檢定的動(dòng)物質(zhì)量得到保證，檢定結(jié)果的可靠性也大大提高。在生物學(xué)和藥學(xué)研究中，利用遙測(cè)技術(shù)測(cè)定不同品系高血壓大鼠在正常生活條件下的各種生理指標(biāo)（包括收縮壓、舒張壓、心率等），從而

48、解決了必須對(duì)動(dòng)物進(jìn)行麻醉和固定，在這種非正常條件下獲取動(dòng)物各種生理參數(shù)的問題，使獲得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。 （三）開展“3R”研究，從保護(hù)動(dòng)物，或是關(guān)注動(dòng)物福利的角度出發(fā)，這也是時(shí)代發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步在科學(xué)技術(shù)上的一種體現(xiàn)國外從動(dòng)物保護(hù)發(fā)展到關(guān)注科研用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在法規(guī)上是經(jīng)歷過一個(gè)較長的過程。從科學(xué)的角度上看，已有許多例子說明，深入研究人類對(duì)待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所持有的道德觀念、道德規(guī)范和道德評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，善待動(dòng)物，關(guān)注動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)物福利，是有利于科學(xué)的發(fā)展。為了加強(qiáng)這方面的工作，國家科技部在目前修訂的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例中增加了動(dòng)物福利這一章。說明國家開始關(guān)注這方面的問題，動(dòng)物福利也將是今后在實(shí)驗(yàn)動(dòng)

49、物管理當(dāng)中的重要內(nèi)容。 四國外動(dòng)物替代研究進(jìn)展 自1981 年美國霍普金斯動(dòng)物實(shí)驗(yàn)替代法研究中心成立以來, 歐洲替代法驗(yàn)證中心、荷蘭動(dòng)物應(yīng)用替代研究中心等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物替代的專門研究機(jī)構(gòu)相繼成立。歐美和日本的科學(xué)家與化妝品、制藥企業(yè)合作, 也開展了相應(yīng)領(lǐng)域的研究工作。從20 世紀(jì)60 年代開始, 西方許多人道組織和政府開始為替代方法研究提供基金。1969 年英國建立了醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物替代基金, 資助“不需用動(dòng)物的醫(yī)學(xué)研究”,其他國家也有類似的項(xiàng)目, 如德國每年提供600 萬美元的研究拔款, 1992 年建立的“歐洲替代方法中心”, 歐盟每年要求增加900 萬美元的經(jīng)費(fèi)以加強(qiáng)替代方法研究和驗(yàn)證工作，現(xiàn)在幾

50、乎每天誕生新開發(fā)的優(yōu)化技術(shù)和新的替代方法。 （一）懷孕檢測(cè) 目前一個(gè)明顯的例證就是人們可以在家中使用試劑盒來確診是否懷孕，而不用兔子或青蛙做懷孕實(shí)驗(yàn)。這得益于新推出的試劑盒具有價(jià)格低廉、方便快速和靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)早期懷孕診斷。 （二）內(nèi)毒素測(cè)定 早期熱原的測(cè)定，主要依據(jù)觀察注射被檢物質(zhì)后，家兔 24-48h 時(shí)體溫的變化（圖1-1）。家兔法雖然能直觀地反映各種熱原的致熱程度,但不易標(biāo)準(zhǔn)化，不易定量，重現(xiàn)性差和靈敏度差，受某些藥品本身的藥理活性及理化性質(zhì)的影響較大，費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)等。如果測(cè)定半衰期短的放射性物質(zhì)，兔子熱原試驗(yàn)則無法進(jìn)行。直到 1968 年,Levin 等創(chuàng)建了微量細(xì)菌內(nèi)毒素

51、的鱟試驗(yàn)檢查法(Limulus Ameboytelysate Test ， LAT),現(xiàn)稱細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法(BacterialEndotoxin Test,BET)。由于其簡便、快捷、穩(wěn)定等特點(diǎn),許多學(xué)者致力于細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法取代家兔熱原質(zhì)檢查法的嘗試。1980年,美國藥典開始正式收載細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法之后,各國藥典也紛紛效仿,1987 年歐洲藥典、1989 年英國藥典增補(bǔ)本、1988年日本藥典第11增補(bǔ)本、1993年中國藥典(1990年版增補(bǔ)本)都開始收載細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法。國外許多科學(xué)家致力于熱原檢測(cè)的另一種體外替代試驗(yàn)的研究-用細(xì)胞因子法檢測(cè)熱原。其原理是當(dāng)免疫細(xì)胞特別是血液單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞與熱原接觸后,能夠釋放出引起機(jī)體發(fā)熱的內(nèi)源性熱原物質(zhì), 如白細(xì)胞介素 1(IL1)、白細(xì)胞介素 6(IL6)、腫瘤壞死因子(TNF)和干擾素。利用血清學(xué)試驗(yàn)(如ELISA)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè), 從而可以對(duì)供試品中有無熱原做出判斷。 （三）活體組織試驗(yàn) 針對(duì)毒理學(xué)研究中皮膚、眼睛的LD50試驗(yàn),現(xiàn)在采用腐蝕性替代物, 只需3只動(dòng)物即可完成實(shí)驗(yàn)。同樣, 傳統(tǒng)的LD50測(cè)定在經(jīng)過50年的發(fā)展后, 也采用類似化合物替代實(shí)驗(yàn), 減少動(dòng)物用量。歐洲替代法驗(yàn)證中心和美國替代法確認(rèn)協(xié)調(diào)委員會(huì)采納了局部淋巴結(jié)試驗(yàn)（LLNA）、Cor