动物实验替代方法

动物实验替代方法

摘要：为了解决生命伦理学与动物实验的冲突,人们提出了动物实验替代方法。动物实验替代方法包括减少、替代和优化。在不断地实验操作过程中，科研人员对“减少”技术、“替代”技术、“优化”技术进行了深入研究，并提出了一系列可行的方法。

动物实验对科学研究而言是个重要的过程，是生命科学研究中必须采用的手段，对生物医学的发展起着十分重要的作用，但随着社会的发展、科技的进步和人类道德水准的提高，动物实验伦理问题引起了人们广泛的关注。为了解决生命伦理学与动物实验的冲突，动物实验替代方法被提出。

动物实验替代方法包括：减少科学研究活动中的动物使用量；探索能够达到相同目的或获得相同结果的动物实验替代方法；采用一切可行的技术和手段，使动物免受试验所造成的痛苦、不安和疼痛或和改善生活环境，从而提高动物生存质量的优化方法，是动物实验替代方法的核心内容。

一、减少

减少是指在科学研究中，使用较少量的动物获取同样多的试验数据或使用一定数量的动物能获得更多试验数据的科学方法。

1．已有研究数据的利用

在许多情况下，是否要进行某项动物实验取决于已有的动物实验结果。这是因为要检验的假设可以从已获得的实验结果中推断出来，重复性研究无任何科学价值。

获得科学数据的来源有很多，包括科学期刊、专业书籍、专题论文集、综述性文章、专题报告、参考手册、引文索引和数据参考书等。在当今计算机技术日新月异、快速发展的时代，已使科学信息和研究数据的储存、交换和查询发生了根本性的变化。在一些专业网站和数据库里，可以查到大量与动物实验和替代方法有关的文献资料，可以满足从事不同研究的科技人员的需要。

2．实验数据的统计分析

实验结果的统计学分析既可以减少动物的使用量，又可获得更加准确的结果。反之，将会导致动物实验科学研究及其它生物医学研究领域自然科技资源的浪费。

运用统计学方法对动物实验数据（包括计量资料和计数资料）进行分析，可使我们了解到动物实验结果的可信度和科学性，以确定是否需要做补充实验，实验结果是否可以被应用。如果实验结果有统计学的意义，可减少盲目性的重复实验，避免实验动物资源的浪费。

3．替代方法的使用

替代方法是指在能够达到同样目的的前提下，通过科学程序确认，利用非动物的体外方法代替动物或使用低等动物替代高等动物的实验方法。这些替代方法主要包括离体的组织器官和组织细胞培养、化学物理方法、分子生物学方法、微生物学方法和免疫学方法以及各种先进的技术方法。

4．动物的重复使用

动物的重复使用可以减少科研工作中动物的使用量。

5．选择高质量的动物

实验动物质量直接影响实验结果，必须按照标准化要求选用遗传质量和微生物质量合格的实验动物。实验动物遗传物质决定着生物学性状，即便是同一近交系动物，其生物学特性（包括生理、生化参数等）也会有所变化，反应在实验数据上可能差别更大。发生遗传污染的实验动物就更无法取得可靠的实验结果。

6．制定标准操作规程（SOP），提高动物实验成功率

动物实验成败与否受多种因素的影响，其中实验过程中的操作标准化至关重要。实验中每一操作步骤都对最终的实验结果产生直接的影响。因此，对任何实验来讲，制定并在实验进行中严格执行SOP是实验人员应给予高度重视的问题。

二、替代

替代是指使用没有知觉的实验材料代替活体动物，或使用低等动物替代高等动物进行试验，并获得相同实验效果的科学方法。

1．体外培养技术

体外培养包括器官培养、组织培养和细胞培养。器官培养是指用和组织培养相似的条件，培养器官的原基、器官的一部分或整个器官，使之在体外生存、生长和保持一定功能的方法。如应用重建的皮肤作为动物实验的一种替代方法，研究皮肤腐蚀和刺激物筛选。

细胞培养是用类似条件在体外培养单个细胞或单一性细胞群，使之在体外生存、生长和繁殖的方法。细胞在培养中的生命活动和体内细胞一样，仍然是相互依存的，呈现一定的组织特性。所以组织培养和细胞培养并无严格的区分。

2．低等生物的利用

在某些情况下，使用低等生物，如细菌、真菌、昆虫、软体动物或水生动物，可以减少高等动物的使用量。如斑马鱼繁殖能力强，受精是在体外进行，受精后24小时内胚胎就已长出主要的组织器官，胚胎透明，便于观察其发育状况。因此，斑马鱼不仅成为发育生物学研究的重要模式动物之一，而且也愈来愈多的被用于环境污染监测和药物安全性评价。

3．单克隆抗体（McAb）的研究

McAb不仅在医学诊断和治疗中，而且在基础性研究方面应用愈来愈广泛。McAb不仅解决了常规免疫方法制备的多克隆抗体非特异性的问题，而且显著地减少了为获得足够量的抗体需要免疫大量的动物。

4．生物物理或生物化学替代方法的研究

利用一些物理和化学的方法作为替代性载体来替代动物实验，在生物医学研究中已有应用，如某些激素质量检验以及像胰岛素、降钙素和催产素这类产品的效力实验中，HPLC已取代了动物实验。在菌苗生产过程中，应用亲和层析技术检测毒素和类毒素，这种方法不仅特异性好、快速，而且可以定性定量。由于整个系统为程序控制，使得重复性好。它与小鼠中和实验的结果相关性非常显著。

5．数学模型和计算机模拟

通过对化合物结构与它们可能具有的生物学活性两者之间关系的研究，利用计算机定向设计出新的化合物，或有目的的寻找那些最能与作用受体互补的结构基团，大大缩短新药研制开发的周期。利用这一知识，还可以预知许多新型化合物的生物学活性，包括它们的毒性，或通过研究使它们的分子结构发生微小变化而改变药物的作用效果，减少盲目进行大量化合物筛选的动物实验，从而大大减少实验动物的使用量。

三、优化

优化是指通过改进和完善实验程序，避免、减少或减轻给动物造成的疼痛和不安，或为动物提供适宜的生活条件，以保证动物健康和康乐，保证动物实验结果可靠性和提高实验动物福利的科学方法。优化包括实验动物生产和实验动物使用两个方面。

1．实验方案的优化

在实验的确立与获准、实验动物的选择与使用、造模方法和动物模型选择、研究设计与统计分析等多方面做到实验的优化，这样既可以减少动物的使用量，又可获得高精确度的结果。

2．实验指标的优化

实验指标的选取应该尽量全面。实验动物是活的生命体，其生理机能和生理反应是随时间变化的一个复杂过程，单一的测量指标无法说明复杂的变化。因此，应尽可能全地将实验过程中动物的变化记录下来，包括体重、饮食、活动异常等变化。同时，采样时间、采样部位、采样方式也应予以固定。

3．实验技术的优化

在实验的过程中，包括饲养管理人员和实验操作人员必须充分了解实验动物的有关知识以及3Rs原则，爱护动物，不粗暴对待动物。控制好动物饲养和实验环境条件以及饮食等，全面考虑动物需求和实验要求的关系。技术人员操作必须熟练、准确。尤其对麻醉技术和实验操作技术的掌握。

4．实验环境条件的优化

实验环境条件对实验动物以及实验结果的影响是不可忽视的重要因素。实验条件所包含的内容非常广泛，其中温度、湿度、噪音、氨浓度、照明度、笼器具的材料和大小、饲料、饮水、垫料、实验用具等都是最常见的影响因素。各个国家对实验动物和动物实验的设施和环境条件都有具体规定，如动物笼器具的大小、形状、材料、质地等都对动物的行为和特性产生影响，特别是在一些长期实验或动物行为学研究中，还要充分考虑动物的生理和心理上的需求。

随着时代的进步与发展,科学工作者在从事生命科学研究时,对待实验动物,越来越考虑到动物福利的问题。动物实验替代技术是社会进步和经济发展到一定阶段的必然产物,体现了人与动物协调发展的趋势，科研工作人员应在实践中不断提升动物实验替代技术，从而减少对动物的伤害。