实验动物在医学创新研究与发展中的作用

谭海明

（浙江大学爱丁堡大学联合学院，浙江海宁 314400）

1 前言

现代医学的创新突破是临床和基础之间的有效结合，而动物医学转化应用和临床治疗前期验证都需要应用到动物实验研究，文章就此分析了实验动物在疾病机制、转化医学、生命科学和高等院校中的应用。

2 实验动物与人类健康

为什么要开展动物实验？答案是：人类的生存和健康都离不开动物实验。过去一个多世纪，医学和生命科学取得了飞跃式的发展，人类不仅建立了麻醉、安全输血、器官移植、人工心脏瓣膜等医疗技术和手段，还研发了抗生素、疫苗和各种药物，从而消灭或控制了多种疾病，所有这些成绩的取得都离不开动物实验的支持。很多介入性的实验无法在人类身上进行，而诸如小鼠、大鼠、兔、狗和猴等实验动物不仅在遗传组成上与人类高度同源，而且具有和人类相似的器官和系统，并以大致相同的方式完成其生理功能，同时还会患与人类疾病类似的各种疾病。因此科学家可以通过动物实验来模拟人类的生理活动及疾病发生和发展的过程。虽然人类在疾病防控上取得了辉煌的成就，但在我们面前，还有诸如HIV病毒、Zika病毒、埃博拉病毒和COVID-19病毒等传染病的威胁，我们也没有攻克肿瘤，面对阿尔兹海默综合症时，我们甚至毫无办法。而体外培养细胞还不能反映其来源组织器官的功能和形态，计算机也无法模拟心脏或肾脏等器官的功能，因此动物实验仍然是必不可少的，实验动物在人类健康中发挥着重要的作用。

3 实验动物和医学创新

人类从对生命现象的初步认知，到利用现代技术手段对生命体进行改造，走过了一条漫长崎岖的科学之路，而沿途走过的每一处关隘、遇到的每一片风景，无一不与实验动物有着密切的关系。在保障人类健康和优化生存环境的过程中，从解剖学、治疗学的进步，到各种药物疫苗的研制，异体器官移植以及克隆技术等重大技术突破，都是首先在实验动物上获得成功。20世纪末人类基因组计划的实施，只是揭开了生命密码的基因组序列，但是，如何进一步读懂这些密码真正的生物学含义，进而服务于人类健康，依然离不开实验动物的巨大贡献。近年来，科学家们提出了转化医学，以解决基础技术研究与临床医生在医学领域应用之间无法跟上节奏的其他问题，旨在打破基础医学领域概念与相关药物开发、临床诊断、公共空间清洁之间固有的概念壁垒，逐步建立实验室到医院病房的转换机制，从基础研究的实践知识和研究成果到公共场所卫生的临床诊断和防治。

4 实验动物在医学创新研究中的作用

4.1 科技成就中实验动物功绩卓著

根据一些信息，在过去30年中在PubMed English网站上搜索研究和教学论文时，我们发现超过3200万篇SCI博士论文与其他相关研究借助实验动物和人类建模方法相关，与生命科学知识和西方医学研究的许多市场领域有关。在亚太地区最专业的机构（如自然与科学）以及有关人类生命科学理论的科学期刊发表的论文中，已成为一项实验中不断进行药物科学和技术创新的重要工具。从2007年到2011年，在科学，生命等50项重大事件的科学技术进步中，有22项科学知识，另外13项是对小动物使用的深入研究。2012年，在新兴的科学理论和临床医学领域的13449个学科中，约有40%是用于测试使用中的小动物的相关研究学科。实验动物在中国生命科学知识，医学和其他相关领域的直接支持是显而易见的。

4.2 实验动物对社会发展的支撑作用

随着现代科学技术的逐步发展和社会的快速进步，人口总量迅速增长，寿命延长，人口老龄化问题更加严重，水污染很可能导致慢性病和传染病的频繁发生。在后工业生产变革时代，某些问题已成为各国共同关注的问题。生命、生命科学和生物医药是关系到各个小家庭和国家人民健康的主要民生问题。所有这些问题主要用于治疗人类和其他动物疾病。预防性口服药物、疫苗、与物种有关的产品、化妆品和护肤品的安全保证、各种农药的安全性、食品安全性、环境保护安全性等，只能借助于实验动物标准化、可靠的模型结构来评价。但是，人们的生活需要并寻求几种方法的替代品，它还需要一个非常漫长而复杂的过程。在阐明人类生活的大多数规律性和机制时，尤其是在诊断其他物种的疾病，相关治疗以及其他药物研究和开发中，实验动物模型已被越来越多地被记住。例如，利用生物技术动物采纳其功能性家族基因组研究结果：基因靶向意外发现了新的基因关联和推断它们之间遗传继承新基本功能的家族基因。

4.3 实验动物在多个科学领域中发挥着重要作用

在国家政府的长期趋势下，科研技术快速发展的总体规划将公共安全开放列为国家重点市场领域。其他食品生命安全和出入境管理检验检疫等生物安全保障的重点，不仅是对潜在风险的全面评估，而且是对各种污染物的可追溯性，以及人体内部因素对毒物代谢过程的研究，实验中的其他动物也需要在血液中进行科学研究。

5 发挥实验动物作用的策略

与西方发达国家相比，中国其他动物相关模型的研究结果存在较大差距。例如，基因敲除动物模型资源在我们生命科学知识的两个基础研究中起着重要作用。与世界相比，中国生命科学与生命科学基础科学的研究成果为1：15，是化学药学发展与创新的主要来源之一。在深入研究传染病和预防和治疗新的传染病方面，传染病在其他动物建模和其他动物地球生物资源的测试中起着最重要的作用，中国与世界的比例作为模型资源，它在研究和开发针对心脑血管疾病，肝脏肿瘤，肥胖症，糖尿病，阿尔茨海默氏病和其他疾病的治疗方案和药物方面起着关键作用，与世界相比，中国的比例为1：20：在深入研究主要疾病机制中，疾病是不可或缺的部分。其他相关的建模方法是优质资源。中国与世界的比例为1：8。亚太地区使用的与心血管和脑血管壁疾病有关的基因工程模型结构的其他近600种资源仍在快速增长，根据实际情况，中国拥有的优质资源不足120种：痴呆有2000多种其他与国际通用资源有关的动物资源类型，例如帕里奇氏病和其他神灵，与严重功能性疾病机理的研究结果有关，而在中国只有150种。全球共有2千多种与2型糖尿病，肥胖，高脂血症及其他疾病的发病机理相关的研究成果的高质量资源，但在中国只有150多种，肺肿瘤手术机制研究中有700多种动物和人类优质资源，是世界上和中国使用最多的资源。目前，中国只有100种动物优质资源。全世界和中国使用的疾病运行机制研究结果中有2000种其他动物优质资源和200种国家优质资源。就用于其他疾病机理研究的基因技术建模方法的高质量资源而言，目前中国大约有5000种，这还远远不够。将来，至少应建立至少3000种其他动物相关模型来研究其他疾病机理。为了从根本上为西方医学相关研究人员的持续创新提供世界一流的支持，国外大多数与实验动物和人工植物生产有关的机构尚未实现产业发展，目前规模较小，总体结构分散，其他传统动物产品的整体质量很难基本保证。

6 结语

我国生命科学研究和生物技术发展相比较发达国家来说较为落后，自主创新能力较为薄弱的同时，创新突破的成果也较少，严重缺乏自主知识产权，因而需要进一步加强动物实验建设工作，做好创新和发展。