發布日期：2019-05-10
新浪科技訊 北(bei)京時間5月9日(ri)消息，據國(guo)外媒體(ti)報(bao)(bao)道，1980年，《紐約時報(bao)(bao)》刊(kan)登了一則來自動物權(quan)利組織的(de)整版廣(guang)告(gao)，其內容是抨擊一家(jia)知名(ming)化妝品(pin)公司(si)在兔子的(de)眼睛上測(ce)試產品(pin)。這(zhe)項運動成效顯著，最終導致(zhi)幾家(jia)美容公司(si)承諾(nuo)投入數十萬美元，用于(yu)尋找不(bu)涉及動物的(de)替代測(ce)試方(fang)法。
將(jiang)近40年之(zhi)后，我們找到了(le)哪(na)些替代方(fang)法？這些方(fang)法又取得了(le)多少進(jin)展？
在我們(men)深入(ru)研(yan)究(jiu)這些(xie)問題的(de)(de)答(da)案(an)之(zhi)前(qian)，需要明白(bai)一個(ge)重要的(de)(de)區別：雖然“動(dong)(dong)物實驗”經常讓人想起化(hua)妝(zhuang)品(pin)公司(si)對兔子等可愛(ai)動(dong)(dong)物進(jin)行的(de)(de)殘忍實驗——以追求美麗的(de)(de)名義(yi)，但是(shi)，動(dong)(dong)物在科學(xue)研(yan)究(jiu)（包括尋找替代手段的(de)(de)研(yan)究(jiu)）中(zhong)的(de)(de)應用已經遠(yuan)遠(yuan)超出了化(hua)妝(zhuang)品(pin)行業的(de)(de)范疇。小鼠(shu)和大鼠(shu)等動(dong)(dong)物被廣泛(fan)應用于(yu)毒理學(xue)，用于(yu)研(yan)究(jiu)化(hua)學(xue)物質(zhi)及其對人類的(de)(de)影響。動(dong)(dong)物也是(shi)藥(yao)物發現和測試的(de)(de)關鍵。在生物醫(yi)學(xue)研(yan)究(jiu)中(zhong)，動(dong)(dong)物模型是(shi)許多實驗的(de)(de)基礎，研(yan)究(jiu)人員通(tong)過它們(men)研(yan)究(jiu)從(cong)大腦回路功能(neng)到(dao)細(xi)胞疾病進(jin)展等無(wu)數(shu)科學(xue)問題。
盡管實(shi)驗動物在(zai)這些領域十分重要，但(dan)許多人正在(zai)努(nu)力減(jian)少它(ta)們(men)在(zai)實(shi)驗中的(de)應用。在(zai)一(yi)定程度上，這是由于(yu)不同國家對道德的(de)擔(dan)憂推動了新(xin)的(de)立法，但(dan)另一(yi)方面也取決于(yu)金錢和時間。
“從理論(lun)上講，非動物(wu)實驗可(ke)以更便宜、更快(kuai)速，”美國(guo)國(guo)家(jia)毒(du)理學(xue)項目的替代(dai)毒(du)理學(xue)方(fang)法跨部門評(ping)估中(zhong)心主任沃倫·凱西(xi)（Warren Casey）說道。他(ta)所領導(dao)的這個機(ji)構分析(xi)了(le)多種取代(dai)化(hua)學(xue)安全測試動物(wu)的方(fang)法。
對實驗動物的另(ling)一(yi)個擔憂(you)是(shi)，在某些類(lei)(lei)型的研(yan)究中，由于(yu)動物與人(ren)類(lei)(lei)的差(cha)異(yi)太大，以至于(yu)無法成功(gong)預(yu)測(ce)某些產品對我們身(shen)體的影(ying)響。凱(kai)西在接受采訪時表示(shi)：“因此，我們就涉(she)及到了(le)道(dao)德、效(xiao)率和人(ren)類(lei)(lei)相關性的問題。”
那(nei)么，目(mu)前最有(you)希望的選擇是什么?
無處不在的數據
一種方法(fa)是用算法(fa)代替動物。研究人(ren)員正在開發計算模型，通過處理大量的(de)研究數據來預(yu)測某些產品對有機體(ti)的(de)影響(xiang)。
美國羅格(ge)斯(si)大學的(de)化(hua)學系教授(shou)朱(zhu)浩表示，這(zhe)是一(yi)個很(hen)有應用(yong)前景的(de)方法，也非常便宜。他所(suo)在的(de)研究團隊(dui)已(yi)經(jing)開(kai)發出一(yi)種高速算法，可(ke)以從在線化(hua)學數(shu)據庫中提取(qu)大量信(xin)息，通過(guo)識別(bie)它們之間的(de)結(jie)構(gou)相(xiang)(xiang)似(si)性(xing)，將數(shu)千(qian)種經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)的(de)化(hua)合物與(yu)未經(jing)測(ce)試(shi)的(de)新化(hua)合物進行比較。然后，該算法利用(yong)我們所(suo)知(zhi)道的(de)被測(ce)試(shi)化(hua)合物的(de)毒性(xing)，對具(ju)有相(xiang)(xiang)似(si)結(jie)構(gou)的(de)未測(ce)試(shi)化(hua)合物的(de)毒性(xing)做(zuo)出可(ke)靠的(de)預測(ce)（假(jia)設相(xiang)(xiang)同的(de)結(jie)構(gou)意味著化(hua)合物具(ju)有類似(si)的(de)效應）。
通常，確定一種新化合物(wu)的(de)(de)效果(guo)需(xu)要(yao)進行數十次(ci)昂貴而耗時的(de)(de)動(dong)(dong)物(wu)實驗，而通過這(zhe)樣(yang)的(de)(de)算法(fa)預(yu)(yu)測，我們可以(yi)減少所需(xu)的(de)(de)動(dong)(dong)物(wu)研究數量。“如果(guo)我們能(neng)證明希望投放市場的(de)(de)化合物(wu)是安全的(de)(de)，那就可以(yi)認為，這(zhe)類研究能(neng)夠替代目(mu)前(qian)的(de)(de)動(dong)(dong)物(wu)研究，”朱浩教授說道(dao)。馬里蘭州約翰(han)霍普金斯大(da)學的(de)(de)研究人員進行的(de)(de)一項類似研究表明，在多種化合物(wu)的(de)(de)毒(du)性(xing)預(yu)(yu)測方面，算法(fa)甚至可能(neng)優于(yu)動(dong)(dong)物(wu)實驗。
微型器官
近年來，科學家們(men)開始在(zai)植入到塑料(liao)芯(xin)(xin)片的支架上培養(yang)人類細胞(bao)，形成模擬心臟(zang)(zang)、肝(gan)臟(zang)(zang)、腎臟(zang)(zang)和(he)肺部功(gong)能的微小結(jie)構(gou)(gou)。這些結(jie)構(gou)(gou)被稱(cheng)為“芯(xin)(xin)片上的器官(guan)”，可以(yi)作為一(yi)種(zhong)測試(shi)新(xin)(xin)化合物或新(xin)(xin)藥(yao)物對人類細胞(bao)影響的全(quan)新(xin)(xin)方法。
對這(zhe)(zhe)些簡(jian)化的(de)(de)(de)、微型化的(de)(de)(de)人(ren)類生理學模型進(jin)行(xing)測(ce)(ce)試(shi)，可(ke)以比動物(wu)實驗更能(neng)得出(chu)與人(ren)類相(xiang)關的(de)(de)(de)結果。至關重要(yao)的(de)(de)(de)是，在早期(qi)研究的(de)(de)(de)探索階(jie)段(duan)(duan)，當科學家不需(xu)要(yao)對整個系(xi)統進(jin)行(xing)測(ce)(ce)試(shi)時，這(zhe)(zhe)種測(ce)(ce)試(shi)也可(ke)以避(bi)免(mian)使用整只動物(wu)。沃倫·凱西表示，“芯片上的(de)(de)(de)器官”在很大程(cheng)度上解決了單一輸(shu)出(chu)或(huo)(huo)終端(duan)的(de)(de)(de)問題，因為所(suo)有可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)在這(zhe)(zhe)個早期(qi)階(jie)段(duan)(duan)進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)工作，就是測(ce)(ce)試(shi)某種細(xi)胞類型應對藥物(wu)或(huo)(huo)疾病(bing)的(de)(de)(de)反應，從而指導今后(hou)的(de)(de)(de)研究。
德國弗(fu)勞(lao)恩霍(huo)夫材料與束(shu)技術(shu)研(yan)究所的(de)(de)研(yan)究人員弗(fu)洛里安·施密(mi)德（Florian Schmieder）說，這種方法可能“在大多(duo)數情況(kuang)下有助于減少(shao)研(yan)究人員正在進行(xing)的(de)(de)項目中計劃的(de)(de)動物試(shi)驗(yan)的(de)(de)數量”。除了(le)肺臟(zang)(zang)、肝臟(zang)(zang)和(he)心臟(zang)(zang)，一些公(gong)司還在開發能夠模擬人類皮(pi)膚(fu)的(de)(de)人造3D結(jie)構。這在毒理(li)(li)學中尤其重要。長期以來，動物皮(pi)膚(fu)測(ce)試(shi)在毒理(li)(li)學中一直(zhi)是了(le)解未測(ce)試(shi)新化合(he)物效果的(de)(de)基礎。
用這種無害的皮膚(fu)(fu)(fu)組(zu)(zu)織模(mo)型來替代動(dong)物皮膚(fu)(fu)(fu)測試已經(jing)成(cheng)為現實，凱西(xi)說(shuo)：“研究證明(ming)皮膚(fu)(fu)(fu)組(zu)(zu)織模(mo)型非(fei)常有效。它(ta)們能讓我們深入了解急性變化，比(bi)如某(mou)些東西(xi)是否會腐(fu)蝕和損傷皮膚(fu)(fu)(fu)。”
人體研究
經常有人(ren)(ren)提出(chu)這(zhe)(zhe)樣一(yi)種反(fan)對(dui)動物實(shi)(shi)驗的(de)意(yi)見：如果人(ren)(ren)類(lei)想從新的(de)療法、藥(yao)物和研究中獲益，那(nei)么我(wo)們應該把自己作為實(shi)(shi)驗對(dui)象(xiang)。這(zhe)(zhe)是(shi)一(yi)個非(fei)常簡化(hua)和極端的(de)觀(guan)點(dian)。在(zai)大多(duo)數國(guo)家，法律(lv)規定在(zai)給人(ren)(ren)類(lei)用藥(yao)之前必須先進行(xing)動物實(shi)(shi)驗。因此，這(zhe)(zhe)種觀(guan)點(dian)并不一(yi)定符(fu)合實(shi)(shi)際。
不過，有一些經過仔細控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)人體(ti)實驗形式確(que)實有可能在不危害人類健康的(de)(de)(de)情況下減少對(dui)動物的(de)(de)(de)使(shi)用。其(qi)中一種(zhong)方法就是微量(liang)給藥。在這(zhe)種(zhong)方法中，人體(ti)接(jie)受一種(zhong)新藥的(de)(de)(de)量(liang)非常(chang)小，以至于它不會產(chan)生(sheng)(sheng)廣泛的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)理(li)效應，但系統中有足夠的(de)(de)(de)循環(huan)來測量(liang)它對(dui)單個(ge)細胞的(de)(de)(de)影響。
研究(jiu)者的(de)(de)想法(fa)是(shi)，這(zhe)種謹(jin)慎的(de)(de)方法(fa)可以幫助在早期階段消除不(bu)可行的(de)(de)藥(yao)物(wu)，而不(bu)用在研究(jiu)中使(shi)用成千上萬的(de)(de)動物(wu)，最終只證(zheng)明(ming)(ming)藥(yao)物(wu)不(bu)起作(zuo)用。這(zhe)種方法(fa)已被證(zheng)明(ming)(ming)是(shi)安全有效(xiao)的(de)(de)，許多(duo)大型(xing)制(zhi)藥(yao)公(gong)司(si)都(dou)在使(shi)用微量給(gei)藥(yao)方法(fa)來簡化藥(yao)物(wu)開發(fa)。
“這當然會有倫理上的顧慮，但是這些顧慮很容易被(bei)更(geng)安(an)全、更(geng)有效的藥物在推向市場后帶來(lai)的潛(qian)在收益所(suo)抵消，”凱西說道(dao)。
現在的進展如何？
那么，這(zhe)些替代方(fang)法對(dui)動(dong)物實(shi)(shi)驗的(de)(de)(de)(de)未來意味著什么呢？在一(yi)些研究領(ling)域，比如化(hua)(hua)妝品測試——許多(duo)現(xian)有的(de)(de)(de)(de)產品已經(jing)通過(guo)動(dong)物實(shi)(shi)驗證明(ming)是(shi)安全的(de)(de)(de)(de)——中，人們越來越認識到，測試新產品并不是(shi)推動(dong)這(zhe)個行業發展所必需的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)一(yi)點得到了歐盟(meng)提出的(de)(de)(de)(de)管理條例的(de)(de)(de)(de)證實(shi)(shi)，現(xian)在，歐盟(meng)禁止對(dui)任何在歐盟(meng)生(sheng)產和銷售的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)妝品進行動(dong)物測試。
我們也看到了毒(du)(du)理學研(yan)究的(de)進展。長期以來，毒(du)(du)理學家(jia)們一直依賴于(yu)6種(zhong)核心(xin)的(de)動物(wu)實(shi)驗來篩選(xuan)新(xin)產(chan)品(pin)的(de)急性毒(du)(du)性，即檢查產(chan)品(pin)是否會引起皮(pi)膚刺激、眼(yan)睛損(sun)傷或死亡。不過凱(kai)西表示，在未(wei)來兩年內，這(zhe)些基線測試在美國很可能被非(fei)動物(wu)實(shi)驗取(qu)代。取(qu)得這(zhe)一進展的(de)原因是“與(yu)（動物(wu)）長期暴露(lu)于(yu)某種(zhong)化(hua)學物(wu)質后可能出現(xian)的(de)其他安全(quan)問題（如(ru)癌癥或生殖毒(du)(du)性）相比，這(zhe)些毒(du)(du)性類型的(de)生物(wu)學基礎(chu)要簡單得多，”凱(kai)西說道。
但在其他(ta)研(yan)究(jiu)領(ling)域，研(yan)究(jiu)人員關注的問題更加復(fu)雜，動物(wu)模型仍然(ran)是我(wo)們(men)目(mu)前能(neng)夠充分理解化(hua)合物(wu)、藥物(wu)或疾病所產生的各種各樣廣泛和長(chang)期影響的唯一方法。凱西(xi)說：“生理學(xue)是非(fei)常非(fei)常復(fu)雜的，我(wo)們(men)仍然(ran)沒有(you)掌握它。”除了(le)動物(wu)模型，還沒有(you)其他(ta)任(ren)何方法能(neng)夠適當地模擬(ni)人的生理學(xue)。
即使像“芯(xin)片(pian)上的(de)(de)器官”這樣(yang)富有前(qian)景的(de)(de)進展，對(dui)于呈現一個相互關聯的(de)(de)人體(ti)而言，也還有很長的(de)(de)路要(yao)走。“發展人造(zao)器官系(xi)統的(de)(de)主要(yao)問題(ti)是在體(ti)外(wai)獲得生(sheng)物體(ti)的(de)(de)全部復雜(za)性(xing)，”施密德說(shuo)，“問題(ti)的(de)(de)關鍵是要(yao)以一種真正可預測(ce)的(de)(de)方式模擬(ni)人體(ti)的(de)(de)動力(li)學和(he)動態變化。”
雖然(ran)芯片上的(de)(de)器(qi)官和其(qi)他發(fa)明(ming)可能有(you)助于回(hui)答更(geng)簡單的(de)(de)問題(ti)，但(dan)目前，全動物模型是研究(jiu)更(geng)復雜效應的(de)(de)唯(wei)一途徑，比如對大腦回(hui)路功能如何與可見(jian)行為聯系(xi)起來的(de)(de)研究(jiu)。這類(lei)問題(ti)有(you)助于我們了解人(ren)類(lei)疾病，并最終(zhong)帶來挽救(jiu)生命(ming)的(de)(de)治療方法。因此(ci)，支撐這些發(fa)現的(de)(de)動物實驗(yan)仍(reng)然(ran)至關重要。
同樣值得(de)注意的(de)(de)是(shi)，我(wo)們(men)今天所(suo)進(jin)行的(de)(de)一些最有前(qian)景的(de)(de)非動物(wu)實驗方(fang)法——比(bi)如算(suan)法預(yu)測(ce)——之所(suo)以能夠奏效，正是(shi)因為它(ta)們(men)可以借鑒(jian)數十年的(de)(de)動物(wu)研究(jiu)成果。為了在未來(lai)取得(de)更(geng)進(jin)一步的(de)(de)成果，我(wo)們(men)需要繼續這些研究(jiu)。
“我(wo)們(men)不(bu)能用電(dian)腦(nao)完(wan)全取代(dai)動物實驗。我(wo)們(men)仍然需要(yao)一(yi)些低水平的(de)動物實驗來(lai)產生必要(yao)的(de)數據(ju)，”朱浩說，“如果你讓我(wo)投票給(gei)一(yi)個有前景的(de)方法，我(wo)會投票給(gei)計(ji)算和實驗相結合的(de)方法。”
那么(me)，除了動(dong)(dong)物(wu)(wu)實驗(yan)，我(wo)們還(huan)有其他選擇嗎？答案既是肯定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)也是否定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)。雖然我(wo)們有幾個選擇，但目前它們還(huan)不夠成熟，不足以完全取代動(dong)(dong)物(wu)(wu)實驗(yan)。然而，至關重要的(de)(de)(de)(de)(de)是，這些可以減(jian)少我(wo)們用于研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)物(wu)(wu)數(shu)量(liang)。有了新的(de)(de)(de)(de)(de)管理規定(ding)，有了更聰明(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)選擇，我(wo)們至少可以對未來抱有希望，實驗(yan)動(dong)(dong)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)將繼續下降。（任天）
來源：新浪科技
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