據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，1980年，《紐約時(shí)報(bào)》刊登了一則來(lái)自動(dòng)物權(quán)利組織的整版廣告，其內(nèi)容是抨擊一家知名化妝品公司在兔子的眼睛上測(cè)試產(chǎn)品。這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)成效顯著，最終導(dǎo)致幾家美容公司承諾投入數(shù)十萬(wàn)美元，用于尋找不涉及動(dòng)物的替代測(cè)試方法。

 

　　將近40年之后，我們找到了哪些替代方法？這些方法又取得了多少進(jìn)展？

 

　　在我們深入研究這些問(wèn)題的答案之前，需要明白一個(gè)重要的區(qū)別：雖然“動(dòng)物實(shí)驗(yàn)”經(jīng)常讓人想起化妝品公司對(duì)兔子等可愛動(dòng)物進(jìn)行的殘忍實(shí)驗(yàn)——以追求美麗的名義，但是，動(dòng)物在科學(xué)研究（包括尋找替代手段的研究）中的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了化妝品行業(yè)的范疇。小鼠和大鼠等動(dòng)物被廣泛應(yīng)用于毒理學(xué)，用于研究化學(xué)物質(zhì)及其對(duì)人類的影響。動(dòng)物也是藥物發(fā)現(xiàn)和測(cè)試的關(guān)鍵。在生物醫(yī)學(xué)研究中，動(dòng)物模型是許多實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，研究人員通過(guò)它們研究從大腦回路功能到細(xì)胞疾病進(jìn)展等無(wú)數(shù)科學(xué)問(wèn)題。

 

　　盡管實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在這些領(lǐng)域十分重要，但許多人正在努力減少它們?cè)趯?shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。在一定程度上，這是由于不同國(guó)家對(duì)道德的擔(dān)憂推動(dòng)了新的立法，但另一方面也取決于金錢和時(shí)間。

 

　　“從理論上講，非動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可以更便宜、更快速，”美國(guó)國(guó)家毒理學(xué)項(xiàng)目的替代毒理學(xué)方法跨部門評(píng)估中心主任沃倫·凱西（WarrenCasey）說(shuō)道。他所領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)機(jī)構(gòu)分析了多種取代化學(xué)安全測(cè)試動(dòng)物的方法。

 

　　對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的另一個(gè)擔(dān)憂是，在某些類型的研究中，由于動(dòng)物與人類的差異太大，以至于無(wú)法成功預(yù)測(cè)某些產(chǎn)品對(duì)我們身體的影響。凱西在接受采訪時(shí)表示：“因此，我們就涉及到了道德、效率和人類相關(guān)性的問(wèn)題。”

 

　　那么，目前最有希望的選擇是什么？

 

　　無(wú)處不在的數(shù)據(jù)

 

　　一種方法是用算法代替動(dòng)物。研究人員正在開發(fā)計(jì)算模型，通過(guò)處理大量的研究數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)某些產(chǎn)品對(duì)有機(jī)體的影響。

 

　　美國(guó)羅格斯大學(xué)的化學(xué)系教授朱浩表示，這是一個(gè)很有應(yīng)用前景的方法，也非常便宜。他所在的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種高速算法，可以從在線化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取大量信息，通過(guò)識(shí)別它們之間的結(jié)構(gòu)相似性，將數(shù)千種經(jīng)過(guò)測(cè)試的化合物與未經(jīng)測(cè)試的新化合物進(jìn)行比較。然后，該算法利用我們所知道的被測(cè)試化合物的毒性，對(duì)具有相似結(jié)構(gòu)的未測(cè)試化合物的毒性做出可靠的預(yù)測(cè)（假設(shè)相同的結(jié)構(gòu)意味著化合物具有類似的效應(yīng)）。

 

　　通常，確定一種新化合物的效果需要進(jìn)行數(shù)十次昂貴而耗時(shí)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，而通過(guò)這樣的算法預(yù)測(cè)，我們可以減少所需的動(dòng)物研究數(shù)量。“如果我們能證明希望投放市場(chǎng)的化合物是安全的，那就可以認(rèn)為，這類研究能夠替代目前的動(dòng)物研究，”朱浩教授說(shuō)道。馬里蘭州約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)類似研究表明，在多種化合物的毒性預(yù)測(cè)方面，算法甚至可能優(yōu)于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

 

　　微型器官

 

　　近年來(lái)，科學(xué)家們開始在植入到塑料芯片的支架上培養(yǎng)人類細(xì)胞，形成模擬心臟、肝臟、腎臟和肺部功能的微小結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)被稱為“芯片上的器官”，可以作為一種測(cè)試新化合物或新藥物對(duì)人類細(xì)胞影響的全新方法。

 

　　對(duì)這些簡(jiǎn)化的、微型化的人類生理學(xué)模型進(jìn)行測(cè)試，可以比動(dòng)物實(shí)驗(yàn)更能得出與人類相關(guān)的結(jié)果。至關(guān)重要的是，在早期研究的探索階段，當(dāng)科學(xué)家不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這種測(cè)試也可以避免使用整只動(dòng)物。沃倫·凱西表示，“芯片上的器官”在很大程度上解決了單一輸出或終端的問(wèn)題，因?yàn)樗锌赡苄枰谶@個(gè)早期階段進(jìn)行的工作，就是測(cè)試某種細(xì)胞類型應(yīng)對(duì)藥物或疾病的反應(yīng)，從而指導(dǎo)今后的研究。

 

　　德國(guó)弗勞恩霍夫材料與束技術(shù)研究所的研究人員弗洛里安·施密德（FlorianSchmieder）說(shuō)，這種方法可能“在大多數(shù)情況下有助于減少研究人員正在進(jìn)行的項(xiàng)目中計(jì)劃的動(dòng)物試驗(yàn)的數(shù)量”。除了肺臟、肝臟和心臟，一些公司還在開發(fā)能夠模擬人類皮膚的人造3D結(jié)構(gòu)。這在毒理學(xué)中尤其重要。長(zhǎng)期以來(lái)，動(dòng)物皮膚測(cè)試在毒理學(xué)中一直是了解未測(cè)試新化合物效果的基礎(chǔ)。

 

　　用這種無(wú)害的皮膚組織模型來(lái)替代動(dòng)物皮膚測(cè)試已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，凱西說(shuō)：“研究證明皮膚組織模型非常有效。它們能讓我們深入了解急性變化，比如某些東西是否會(huì)腐蝕和損傷皮膚。”

 

　　人體研究

 

　　經(jīng)常有人提出這樣一種反對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的意見：如果人類想從新的療法、藥物和研究中獲益，那么我們應(yīng)該把自己作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)化和極端的觀點(diǎn)。在大多數(shù)國(guó)家，法律規(guī)定在給人類用藥之前必須先進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。因此，這種觀點(diǎn)并不一定符合實(shí)際。

 

　　不過(guò)，有一些經(jīng)過(guò)仔細(xì)控制的人體實(shí)驗(yàn)形式確實(shí)有可能在不危害人類健康的情況下減少對(duì)動(dòng)物的使用。其中一種方法就是微量給藥。在這種方法中，人體接受一種新藥的量非常小，以至于它不會(huì)產(chǎn)生廣泛的生理效應(yīng)，但系統(tǒng)中有足夠的循環(huán)來(lái)測(cè)量它對(duì)單個(gè)細(xì)胞的影響。

 

　　研究者的想法是，這種謹(jǐn)慎的方法可以幫助在早期階段消除不可行的藥物，而不用在研究中使用成千上萬(wàn)的動(dòng)物，最終只證明藥物不起作用。這種方法已被證明是安全有效的，許多大型制藥公司都在使用微量給藥方法來(lái)簡(jiǎn)化藥物開發(fā)。

 

　　“這當(dāng)然會(huì)有倫理上的顧慮，但是這些顧慮很容易被更安全、更有效的藥物在推向市場(chǎng)后帶來(lái)的潛在收益所抵消，”凱西說(shuō)道。

 

　　現(xiàn)在的進(jìn)展如何？

 

　　那么，這些替代方法對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的未來(lái)意味著什么呢？在一些研究領(lǐng)域，比如化妝品測(cè)試——許多現(xiàn)有的產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明是安全的——中，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，測(cè)試新產(chǎn)品并不是推動(dòng)這個(gè)行業(yè)發(fā)展所必需的。這一點(diǎn)得到了歐盟提出的管理?xiàng)l例的證實(shí)，現(xiàn)在，歐盟禁止對(duì)任何在歐盟生產(chǎn)和銷售的化妝品進(jìn)行動(dòng)物測(cè)試。

 

　　我們也看到了毒理學(xué)研究的進(jìn)展。長(zhǎng)期以來(lái)，毒理學(xué)家們一直依賴于6種核心的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)篩選新產(chǎn)品的急性毒性，即檢查產(chǎn)品是否會(huì)引起皮膚刺激、眼睛損傷或死亡。不過(guò)凱西表示，在未來(lái)兩年內(nèi)，這些基線測(cè)試在美國(guó)很可能被非動(dòng)物實(shí)驗(yàn)取代。取得這一進(jìn)展的原因是“與（動(dòng)物）長(zhǎng)期暴露于某種化學(xué)物質(zhì)后可能出現(xiàn)的其他安全問(wèn)題（如癌癥或生殖毒性）相比，這些毒性類型的生物學(xué)基礎(chǔ)要簡(jiǎn)單得多，”凱西說(shuō)道。

 

　　但在其他研究領(lǐng)域，研究人員關(guān)注的問(wèn)題更加復(fù)雜，動(dòng)物模型仍然是我們目前能夠充分理解化合物、藥物或疾病所產(chǎn)生的各種各樣廣泛和長(zhǎng)期影響的唯一方法。凱西說(shuō)：“生理學(xué)是非常非常復(fù)雜的，我們?nèi)匀粵](méi)有掌握它。”除了動(dòng)物模型，還沒(méi)有其他任何方法能夠適當(dāng)?shù)啬M人的生理學(xué)。

 

　　即使像“芯片上的器官”這樣富有前景的進(jìn)展，對(duì)于呈現(xiàn)一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的人體而言，也還有很長(zhǎng)的路要走。“發(fā)展人造器官系統(tǒng)的主要問(wèn)題是在體外獲得生物體的全部復(fù)雜性，”施密德說(shuō)，“問(wèn)題的關(guān)鍵是要以一種真正可預(yù)測(cè)的方式模擬人體的動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)變化。”

 

　　雖然芯片上的器官和其他發(fā)明可能有助于回答更簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但目前，全動(dòng)物模型是研究更復(fù)雜效應(yīng)的唯一途徑，比如對(duì)大腦回路功能如何與可見行為聯(lián)系起來(lái)的研究。這類問(wèn)題有助于我們了解人類疾病，并最終帶來(lái)挽救生命的治療方法。因此，支撐這些發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)仍然至關(guān)重要。

 

　　同樣值得注意的是，我們今天所進(jìn)行的一些最有前景的非動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法——比如算法預(yù)測(cè)——之所以能夠奏效，正是因?yàn)樗鼈兛梢越梃b數(shù)十年的動(dòng)物研究成果。為了在未來(lái)取得更進(jìn)一步的成果，我們需要繼續(xù)這些研究。

 

　　“我們不能用電腦完全取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。我們?nèi)匀恍枰恍┑退降膭?dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)產(chǎn)生必要的數(shù)據(jù)，”朱浩說(shuō)，“如果你讓我投票給一個(gè)有前景的方法，我會(huì)投票給計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。”

 

　　那么，除了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，我們還有其他選擇嗎？答案既是肯定的也是否定的。雖然我們有幾個(gè)選擇，但目前它們還不夠成熟，不足以完全取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。然而，至關(guān)重要的是，這些可以減少我們用于研究的動(dòng)物數(shù)量。有了新的管理規(guī)定，有了更聰明的選擇，我們至少可以對(duì)未來(lái)抱有希望，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的數(shù)量將繼續(xù)下降。