實驗動物在醫學創新研究與發展中的作用

譚海明

（浙江大學愛丁堡大學聯合學院，浙江海寧 314400）

1 前言

現代醫學的創新突破是臨床和基礎之間的有效結合，而動物醫學轉化應用和臨床治療前期驗證都需要應用到動物實驗研究，文章就此分析了實驗動物在疾病機制、轉化醫學、生命科學和高等院校中的應用。

2 實驗動物與人類健康

為什么要開展動物實驗？答案是：人類的生存和健康都離不開動物實驗。過去一個多世紀，醫學和生命科學取得了飛躍式的發展，人類不僅建立了麻醉、安全輸血、器官移植、人工心臟瓣膜等醫療技術和手段，還研發了抗生素、疫苗和各種藥物，從而消滅或控制了多種疾病，所有這些成績的取得都離不開動物實驗的支持。很多介入性的實驗無法在人類身上進行，而諸如小鼠、大鼠、兔、狗和猴等實驗動物不僅在遺傳組成上與人類高度同源，而且具有和人類相似的器官和系統，并以大致相同的方式完成其生理功能，同時還會患與人類疾病類似的各種疾病。因此科學家可以通過動物實驗來模擬人類的生理活動及疾病發生和發展的過程。雖然人類在疾病防控上取得了輝煌的成就，但在我們面前，還有諸如HIV病毒、Zika病毒、埃博拉病毒和COVID-19病毒等傳染病的威脅，我們也沒有攻克腫瘤，面對阿爾茲海默綜合癥時，我們甚至毫無辦法。而體外培養細胞還不能反映其來源組織器官的功能和形態，計算機也無法模擬心臟或腎臟等器官的功能，因此動物實驗仍然是必不可少的，實驗動物在人類健康中發揮著重要的作用。

3 實驗動物和醫學創新

人類從對生命現象的初步認知，到利用現代技術手段對生命體進行改造，走過了一條漫長崎嶇的科學之路，而沿途走過的每一處關隘、遇到的每一片風景，無一不與實驗動物有著密切的關系。在保障人類健康和優化生存環境的過程中，從解剖學、治療學的進步，到各種藥物疫苗的研制，異體器官移植以及克隆技術等重大技術突破，都是首先在實驗動物上獲得成功。20世紀末人類基因組計劃的實施，只是揭開了生命密碼的基因組序列，但是，如何進一步讀懂這些密碼真正的生物學含義，進而服務于人類健康，依然離不開實驗動物的巨大貢獻。近年來，科學家們提出了轉化醫學，以解決基礎技術研究與臨床醫生在醫學領域應用之間無法跟上節奏的其他問題，旨在打破基礎醫學領域概念與相關藥物開發、臨床診斷、公共空間清潔之間固有的概念壁壘，逐步建立實驗室到醫院病房的轉換機制，從基礎研究的實踐知識和研究成果到公共場所衛生的臨床診斷和防治。

4 實驗動物在醫學創新研究中的作用

4.1 科技成就中實驗動物功績卓著

根據一些信息，在過去30年中在PubMed English網站上搜索研究和教學論文時，我們發現超過3200萬篇SCI博士論文與其他相關研究借助實驗動物和人類建模方法相關，與生命科學知識和西方醫學研究的許多市場領域有關。在亞太地區最專業的機構（如自然與科學）以及有關人類生命科學理論的科學期刊發表的論文中，已成為一項實驗中不斷進行藥物科學和技術創新的重要工具。從2007年到2011年，在科學，生命等50項重大事件的科學技術進步中，有22項科學知識，另外13項是對小動物使用的深入研究。2012年，在新興的科學理論和臨床醫學領域的13449個學科中，約有40%是用于測試使用中的小動物的相關研究學科。實驗動物在中國生命科學知識，醫學和其他相關領域的直接支持是顯而易見的。

4.2 實驗動物對社會發展的支撐作用

隨著現代科學技術的逐步發展和社會的快速進步，人口總量迅速增長，壽命延長，人口老齡化問題更加嚴重，水污染很可能導致慢性病和傳染病的頻繁發生。在后工業生產變革時代，某些問題已成為各國共同關注的問題。生命、生命科學和生物醫藥是關系到各個小家庭和國家人民健康的主要民生問題。所有這些問題主要用于治療人類和其他動物疾病。預防性口服藥物、疫苗、與物種有關的產品、化妝品和護膚品的安全保證、各種農藥的安全性、食品安全性、環境保護安全性等，只能借助于實驗動物標準化、可靠的模型結構來評價。但是，人們的生活需要并尋求幾種方法的替代品，它還需要一個非常漫長而復雜的過程。在闡明人類生活的大多數規律性和機制時，尤其是在診斷其他物種的疾病，相關治療以及其他藥物研究和開發中，實驗動物模型已被越來越多地被記住。例如，利用生物技術動物采納其功能性家族基因組研究結果：基因靶向意外發現了新的基因關聯和推斷它們之間遺傳繼承新基本功能的家族基因。

4.3 實驗動物在多個科學領域中發揮著重要作用

在國家政府的長期趨勢下，科研技術快速發展的總體規劃將公共安全開放列為國家重點市場領域。其他食品生命安全和出入境管理檢驗檢疫等生物安全保障的重點，不僅是對潛在風險的全面評估，而且是對各種污染物的可追溯性，以及人體內部因素對毒物代謝過程的研究，實驗中的其他動物也需要在血液中進行科學研究。

5 發揮實驗動物作用的策略

與西方發達國家相比，中國其他動物相關模型的研究結果存在較大差距。例如，基因敲除動物模型資源在我們生命科學知識的兩個基礎研究中起著重要作用。與世界相比，中國生命科學與生命科學基礎科學的研究成果為1：15，是化學藥學發展與創新的主要來源之一。在深入研究傳染病和預防和治療新的傳染病方面，傳染病在其他動物建模和其他動物地球生物資源的測試中起著最重要的作用，中國與世界的比例作為模型資源，它在研究和開發針對心腦血管疾病，肝臟腫瘤，肥胖癥，糖尿病，阿爾茨海默氏病和其他疾病的治療方案和藥物方面起著關鍵作用，與世界相比，中國的比例為1：20：在深入研究主要疾病機制中，疾病是不可或缺的部分。其他相關的建模方法是優質資源。中國與世界的比例為1：8。亞太地區使用的與心血管和腦血管壁疾病有關的基因工程模型結構的其他近600種資源仍在快速增長，根據實際情況，中國擁有的優質資源不足120種：癡呆有2000多種其他與國際通用資源有關的動物資源類型，例如帕里奇氏病和其他神靈，與嚴重功能性疾病機理的研究結果有關，而在中國只有150種。全球共有2千多種與2型糖尿病，肥胖，高脂血癥及其他疾病的發病機理相關的研究成果的高質量資源，但在中國只有150多種，肺腫瘤手術機制研究中有700多種動物和人類優質資源，是世界上和中國使用最多的資源。目前，中國只有100種動物優質資源。全世界和中國使用的疾病運行機制研究結果中有2000種其他動物優質資源和200種國家優質資源。就用于其他疾病機理研究的基因技術建模方法的高質量資源而言，目前中國大約有5000種，這還遠遠不夠。將來，至少應建立至少3000種其他動物相關模型來研究其他疾病機理。為了從根本上為西方醫學相關研究人員的持續創新提供世界一流的支持，國外大多數與實驗動物和人工植物生產有關的機構尚未實現產業發展，目前規模較小，總體結構分散，其他傳統動物產品的整體質量很難基本保證。

6 結語

我國生命科學研究和生物技術發展相比較發達國家來說較為落后，自主創新能力較為薄弱的同時，創新突破的成果也較少，嚴重缺乏自主知識產權，因而需要進一步加強動物實驗建設工作，做好創新和發展。