本条目初稿作者: Elaine、JMeng
为什么要寻求动物实验的替代办法
动物实验,即使用非人类的动物进行科学试验,长期以来在科学研究中被广泛应用。在世界范围内每年有5至10亿脊椎动物应用于动物实验。无脊椎动物中,仅2001年一年,美国就使用了8亿小白鼠进行实验[4]。美国农业部(USDA)的数据显示,2005年该国除去实验老鼠以外的全部的实验动物使用量为 120万,而实验老鼠占该国90%以上的实验动物[4]。在欧洲,1210万的脊椎动物在2005年被用于动物实验。中国实验动物的使用数量也相当惊人[13][16]。
科学研究可以证明,动物是有感知的,有喜乐痛苦,有情感需求。跨国科学调查的研究结果显示,人对动物的保护态度直接和人们对社会公益事业和人类对待人类弱势群体的态度相关[13]。维护动物的权利,保障动物的福利,是人类文明社会的一项任务。据不完全统计,包括中国在内的100多个国家有禁止虐待动物行为的法案和条例[10][11][12]。但对于实验动物的保护仍旧存在很多的问题。美国的动物实验主要受到1966年动物福利法的管理。目前该法案只保护哺乳动物,并且将为了实验目的繁殖的鸟类,老鼠排除在保护范围之内。结果是这个法规事实上只保护在美国科学研究中被用于动物实验的动物中较少的一个部分[14]。
概括的说,动物权利主义者和动物福利主义者在对动物实验的立场上差异较大[13]。动物权利主义往往强烈的反对动物实验并希望对人类社会现有动物实验的体系进行较大的改革[15]。动物福利主义认为,除了利用动物人类别无他法,所以人们应该做的是通过立法规范动物实验行为,尽可能的减少动物所受的痛苦。出路在哪里?寻求实验动物的替代办法成为了实验动物保护中相当重要的一个任务。下文主要总结科研领域里的一些主要的动物实验的替代方法[1]。
替代方法的探索
1954年,动物福利大学联盟(UFAW)的创建人Charles Hume,提出了运用“3R“替代实验动物的概念。此项提议获得了诺贝尔奖得主,免疫学家Sir Peter Medawar,英国动物福利组织(AWI)创建人Christine Stevens,以及大不列颠社会防御研究组织部长William Lane-Petter的财务支持,并将此替代实验动物的方案发行推广。微生物学家R.L.Burch和动物学家W.M.S.Russel于1959年在伦敦出版了一本名为《人道实验技术原理》的书籍,书中阐述了以3R的原则替代动物实验,即Replacement(动物取代), Reduction(减少使用), Refinement(减痛优化)。
Replacement,动物取代,即在可能的前提下避免使用动物,或以其他的方式替代动物做实验,达到同样的科学效果。它包括“绝对取代“和“相对取代“两种方式。 “绝对取代“是采用无生命的系统(如计算机程序)代替动物实验;“相对取代“则是利用痛感低的动物(如无脊椎动物)代替感知度高的脊椎动物。
Reduction,减少使用,即从较少的实验动物中获取充足数据,达到实验目的;或从个体实验动物中最大限度地取得资料,无形中避免或减少其他动物的使用。
Refinement,减痛优化,即在不能避免使用实验动物的前提下,减轻动物的痛苦,保障实验动物从出生到死亡的动物福利,包括达到环境设施,动物营养,疾病控制的要求,保证麻醉,止痛,安乐死,将动物在实验中遭受的沮丧,抑郁,疼痛,折磨的心理及生理上的痛苦降低到最小程度。
替代活体解剖动物(in vivo)的三种主要方法为试管实验,人体器官捐赠和计算机模拟。
试管实验(in vitro)是指进行或发生于试管内的实验与实验技术,是指活生物体之外的环境中的操作,通常用于器官,组织,细胞,细胞合成,蛋白质以及生物分子等方面的试验。试管实验能够较好地演绎,推断生物结构行为,在分子生物技术领域中以其低成本被广泛应用。
细胞的培育与繁殖在试管实验中是当今最为成功,深具前景的替代使用实验动物的方法。例如,通过细胞培殖产生的单体克隆抗体,替代了以往的动物实验,降低了实验过程中动物需承受的痛苦。
细胞培植
细胞培殖可应用于以下三个方面。
一, 皮肤腐蚀
人类的皮肤可替代动物做腐蚀研究。从人类皮肤细胞获得的两种物质,EpiDerm 和Episkin,可用细胞培殖的方法制成人类皮肤模型。此方法现已被加拿大及欧盟接纳采用。另一种综合替代方法,即使用蛋白膜模拟皮肤屏障。此法已被美国交通部及欧盟作为部分替代的方法批准使用。
二, 皮肤吸收
通过一些培殖组织的方法测试皮肤对化学物质吸收的程度。此方法获得了经济合作发展组织(OECD)的认可。
三, 光毒反应
光毒反应是由先后暴露在某化学成分和光照之下导致的一种斑疹,红肿以及发炎的现象,似严重日晒灼伤状。经济合作发展组织(OECD)认可的3T3 Neutral Red Uptake (NRU) Phototoxicity 测试方法作为光毒反应测试的非动物性替代方法。这项技术发展于1962年,取代了以往从白鼠胚胎获取资料的方法。
基于人类的方式
依靠人类器官捐赠进行科学试验是代替动物实验的另一有效途径。应用于以下三个方面。
一, 皮肤刺激性
在志愿者的小块皮肤上进行试验,测试斑疹,发炎,红肿以及生长于该皮肤的非正常组织的进展情况。此项试验源自并应用于加拿大。
二, 致热原性
致热物质是常用的药用制品或静脉注射药品。它作用于免疫系统细胞时,可导致发炎或发烧。用人类的血液(献血)。可将这种相互作用快速而精准地使用捐献的人类血液在试管中进行测试。
三, 免疫系统试管模型
免疫系统试管模型,是仿效人类免疫系统制成的人工系统模型。用人类细胞制成的人类免疫系统模型,应用于新型疫苗以及其他复合物的研制开发和试验。这种方法取代了以往疫苗研制过程中用动物做实验的步骤。这一实验过程比之前的方法更为快速,灵便。但批评人士担心它过于简单而不能够应用于大型的实验。
计算机模拟
计算机模拟是用计算机的程序或网络,对人体,生物,化学系统进行模拟。是替代实验动物的主要方法之一。可模仿制成研究人类气喘病的模型。
计算机操作的人体模特,即crash test dummy,是模仿人体大小,重量,关节等完整规模的拟人实验装置(ATD)。内设感应器和影像系统,取代了以往使用活体动物进行的损伤试验。它首次应用于1949年安德逊研究实验室(ARL),目前仍在继续使用并不断完善。
另一正在发展的非动物模拟装置应用于军事用途,模拟应对战场中的受伤。TraumaMan以及格斗损伤模拟器(Combat Trauma Patient Simulator)可用于模拟脑出血,骨折,截肢及烧伤的治疗。在这以前,动物被有意造成各种损伤以提供军事用途的研究。TraumaMan目前仍用于医学院的学生培训。
计算机模型可模拟人类新陈代谢系统,研究血小板组织,心血管疾病及对药品毒性加以评估。
相关研究机构
目前,世界上很多学术机构致力于研究实验动物的替代方法。美国马里兰州约翰霍普金斯大学替代动物实验研究中心(CAAT),美国加州UC戴维斯替代动物实验中心(UCDavis),英国海得温博士基金(Dr Hadwen Trust),加拿大动物保护协会(CCAC),美国华盛顿Physicians Committee for Responsible Medicine(PCRM),英国国家3R动物研究中心(NC3Rs),欧洲有效替代方法研究中心(ECVAM),欧盟欧洲委员会(EC),印度医药协会(MCI)等机构,都在为寻求解决实验动物替代方法而努力。此外,德国,荷兰,澳大利亚等国,也相继成立了动物试验改革委员会,动物实验替代法基金会,以及动物福利协会。
参考资料
[1] Alternatives to animal testing, Wikipedia http://en.wikipedia.aorg/wiki/Alternatives_to_animal_testing
[2] Russell, W.M.S. and Burch, R.L.. “The Removal of Inhumanity: The Three R’s”.. Archived from the original on 2007-04-03. Retrieved 2007-05-24.
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Animal_rights
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Animal_testing
[5] http://www.ccac.ca/en/alternatives/index.html
[6] http://en.wikipedia.org/wiki/In_vitro
[7] http://en.wikipedia.org/wiki/In_vivo
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_simulation
[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Crash_test_dummies
[10]中华人民共和国野生动物保护法http://www.china.com.cn/chinese/law/647629.htm
[11]实验动物管理条例 http://www.cintcm.com/lanmu/zhongyi_keyan/yanjiu_fagui/fagui_animal.htm
[12]广东省实验动物管理条例
http://www.gdstc.gov.cn/HTML/zwgk/zcfg/zxzcfg/1283230107477-7105758173347388518.html
[13]Jenia Meng, Origins of Attitudes towards Animals (2009). 在线阅读 http://jmeng.goodeasy.info/publications/readOAA.php
[14]http://en.wikipedia.org/wiki/Animal_testing_regulations
[15]http://animalrights.about.com/od/vivisection/a/VivisectionFAQ.htm
[16]世界实验动物日http://www.arc.ngo.cn/wlad/