新冠疫情之后，實驗猴價格已經(jīng)非常昂貴，甚至是 “一猴難求” | 圖源：pixabay.com
近日，美國出臺了一項新法案，旨在未來減少動物實驗。實際上，近年來，研究 “去動物化” 的呼聲已經(jīng)在業(yè)內(nèi)越來越強。但是眼下，無論是藥物開發(fā)還是基礎(chǔ)研究，動物試驗及實驗依然是生命科學研究里重要且無法完全代替的步驟。
9月29日，美國參議院無異議地一致通過了美國食品藥品監(jiān)督管理局現(xiàn)代化法案（FDA Modernization Act 2.0），該法案的目標是取消對新藥進行動物試驗的聯(lián)邦授權(quán)，終止 “動物實驗強制令”，意在未來幾年大幅減少對試驗動物的使用。
圖1 FDA Modernization Act 2.0（部分截圖）| 圖源：senate.gov該法案由美國肯塔基州共和黨參議員蘭德·保羅、新澤西州民主黨人科里·布克為代表的10余位共同發(fā)起人提出。蘭德·保羅點評到，“這是國會歷史上用道德和科學上優(yōu)越的方法取代動物試驗的最大的政策進展。FDA現(xiàn)代化法案2.0將加快創(chuàng)新，通過削減當今科學不支持的繁文縟節(jié)，使更安全、更有效的藥物更快地推向市場。”科里·布克也表示，現(xiàn)代科學創(chuàng)新，使得使用動物來測試藥物毒性已經(jīng)越來越過時。當科學可靠的替代測試方法可用時，這項立法將消除無數(shù)動物不必要的痛苦。據(jù)《藥物探索與研發(fā)》報道，F(xiàn)DA現(xiàn)代化法案2.0將更新現(xiàn)有的FDA法規(guī)，允許藥物開發(fā)者使用新的與人體相關(guān)的測試方法來取代動物試驗。該法案引起了廣泛關(guān)注，因為無論是藥物開發(fā)還是基礎(chǔ)研究，動物試驗及實驗都是生命科學研究里非常重要的步驟。而這一法案的出臺，被解讀為今后不再使用動物開展研究和臨床前試驗。不過，多位受訪專家表示，盡管動物試驗存在一些不完美的地方，多年來也一直是科學倫理中的爭議焦點話題之一，然而，當下依然沒有更好的替代方案。FDA如果沒有進一步出臺具體的指導(dǎo)原則，那么這個法案將不會對當前的研究實踐產(chǎn)生真正的影響。現(xiàn)代醫(yī)學進步的關(guān)鍵部分：動物試驗FDA現(xiàn)代化法案將 “動物試驗” 改成了 “非臨床測試和試驗 （nonclinical tests and studies）”。后者包括基于細胞的分析、類器官、微生理系統(tǒng)、計算機模型等等，同時也仍包括動物試驗。信達生物新藥研究部首席科學家陳炳良告訴《知識分子》，該法案是取消對新藥進行動物試驗的 “強制令”（animal test mandate），目標是未來幾年要大幅度減少動物試驗，但并沒有說不可以使用動物進行試驗。現(xiàn)代醫(yī)學研究誕生以來，人類便一直在利用動物作為解剖和生理學的模型，根據(jù)實驗需要，實驗用動物包括小鼠、猴子、兔子、狗、雪貂、豬、果蠅等等。一些動物在生物學意義上與人類高度相似，比如黑猩猩與人類有98%的基因相似度，老鼠與人類的基因相似度也達到了90%以上。因此，它們對病毒、細菌的反應(yīng)與人可能相似。
圖2 猴子等非人類靈長類動物常被用作實驗動物 | 圖源：wikipedia
美國斯坦福大學醫(yī)學院指出，動物易患許多與人類相同的健康問題——癌癥、糖尿病、心臟病等，此外，實驗室常用的動物生命周期比較短，以小鼠為例，在比較好的環(huán)境下它們通常能活2-3年，因此人們可以對它們的整個生命周期甚至數(shù)代小鼠進行研究，這是了解疾病如何發(fā)展以及它如何與整個活的生物系統(tǒng)相互作用的關(guān)鍵要素。一些動物的生物學現(xiàn)象被研究得很透徹，它們被稱為模式動物。比如，在一系列遺傳學實驗中，果蠅就是一種非常重要的經(jīng)典模式動物。早至上世紀中葉，就有一些學者因為研究果蠅而獲得諾貝爾獎。而在藥物研發(fā)中，臨床前試驗一般就是指動物試驗。動物試驗一般會選擇兩個種屬的動物，一種是嚙齒類，即大鼠或小鼠，另一種是大型動物，包括猴、狗、小型豬等，通過對比代謝譜、靶點等預(yù)實驗，判斷哪種動物對藥物更敏感，以及在動物身上進行毒性測試。某藥企創(chuàng)始人今年6月接受媒體采訪時表示，非人靈長類動物成為臨床前試驗的首選。據(jù)測算，約有70%至80%的生物藥會用到實驗猴做臨床前試驗。毒理實驗需要約40只猴子，如果還要做藥物代謝試驗，還需要20只左右，所以，正常一款新藥臨床前研究需要用到至少60只實驗猴。1938年，美國總統(tǒng)羅斯福簽署了《聯(lián)邦食品、藥品和化妝品法案》，規(guī)定所有藥物上市前都需要提供安全性證據(jù)。而用于人體之前，先在動物身上測試安全性，也成了過去幾十年唯一的選擇。20世紀60年代，歐美至少15個國家的醫(yī)生都在使用 “反應(yīng)?！?/span>（沙利度胺）來治療婦女的妊娠反應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致多達1.2萬名的嬰兒出現(xiàn)短肢畸形。該藥物開展了小鼠試驗，卻未開展猴子試驗。隨后的毒理實驗發(fā)現(xiàn)，該藥物對動物小鼠的致畸性較弱，但對包括人類在內(nèi)的靈長類動物卻很強。“反應(yīng)?！?事件后，新藥篩選通常需要采用多個物種的動物來進行。此外，美國得克薩斯大學西南醫(yī)學中心助理教授吳軍在接受《知識分子》訪談時表示，隨著疾病模型的增加和研究變得復(fù)雜，一個隨之而來的情況，科研里的動物實驗越來越多，不管是數(shù)量還是種類上，對實驗動物的依賴都越來越大。以猴子為例，昆明理工大學靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院副院長牛昱宇2021年在接受媒體采訪時表示，從2016年之后開始，在生物醫(yī)學領(lǐng)域，不論是國家科研項目的立項，還是各科研單位自己的研究，都會涉及靈長類動物，大家都意識到用猴子開展研究能回答更多原來在嚙齒類動物身上未能找到答案的基礎(chǔ)科學問題。干細胞、基因編輯等生物學前沿研究的發(fā)展，也推動了靈長類動物實驗的需求。因此也就不難理解，生物醫(yī)藥行業(yè)最發(fā)達的美國，也是實驗用動物的大國。根據(jù)statista網(wǎng)站統(tǒng)計，2020年一年，美國是研究和試驗動物使用數(shù)量最多的國家，總共用了大約2000萬只，其次是中國、日本和歐盟，分別是1600萬、1100萬和940萬只。昆明理工大學靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院教授譚韜告訴《知識分子》，雖然近幾年美國農(nóng)業(yè)部不再更新其進口猴子的數(shù)量，但眾所周知，美國是世界上用猴數(shù)量最大的國家。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部2017年統(tǒng)計，該國猴子用量創(chuàng)歷史新高，全年用猴7.4萬余只，包括藥物安全性評價以及基礎(chǔ)實驗等用途。
在新冠疫情之前，中國成為全球非人靈長類實驗動物第一大供給國，實驗猴養(yǎng)殖場主要分布在長三角和廣西、云南等省份。嚙齒類動物則是使用數(shù)量最多的。據(jù)位于華盛頓特區(qū)的非盈利組織生物醫(yī)學研究基金會估計，老鼠和大鼠等嚙齒動物約占美國用于生物醫(yī)學研究動物的95%。在跨國藥企輝瑞，該公司照料的實驗動物99%都是大鼠和小鼠。其它物種包括兔子、倉鼠、豚鼠、雪貂、狗和非人類靈長類動物。該公司聲明，其研究動物來自經(jīng)過批準的供應(yīng)商，這些供應(yīng)商的動物福利實踐和動物護理項目都經(jīng)過輝瑞的例行審計。
圖3 用于實驗的大鼠 | 圖源：wikipedia
不過，動物實驗并不完美，因為藥物在不同物種中的吸收、分布和代謝方式不同，動物模型因在預(yù)測新藥毒性、安全性和人體藥效方面的局限性而受到批評。2021年9月，一篇發(fā)表在《Expert Opinion on Drug Discovery》上的綜述文章指出，對動物實驗的批評并非全無道理。動物模型和相關(guān)的臨床前數(shù)據(jù)在 “預(yù)見性” 方面并不是絕對正確的，對于正在研究的抗癌新藥物，從動物模型研究到臨床評估的成功轉(zhuǎn)化能力，估計只有8%或更低。這些轉(zhuǎn)化失敗的原因有很多，包括無效的分子靶點和靶向性，不足夠的藥物劑量反應(yīng)關(guān)系等等。美國阿靈頓喬治·梅森大學Mercatus中心 “開放健康項目” 的項目主管 Amez-Droz 是該最新法案的支持者，她認為這是一種監(jiān)管方面的進步。她于10月5日在《華爾街日報》上撰寫的評論文章寫道，研究表明，動物測試可能無法很好地預(yù)測（藥物、食品等）在人類身上的毒性反應(yīng)。新法案將使此類測試成為可選的，允許制藥商選擇最有效的毒性測試技術(shù)。如果法律發(fā)生變化，制藥公司可以在開始人體試驗之前依靠更準確的測試，讓更安全、更有效的藥物走向商業(yè)化。“這將降低研發(fā)成本，加快藥物研發(fā)速度，增加市場上藥品的數(shù)量。鑒于將一種藥物推向市場可能花費10億美元甚至更多，消除這些法律障礙也將受到歡迎。最終，這將意味著更具競爭力的藥品價格。”盡管動物模型在研究中具有如此重要的意義，在歐美，近年來，關(guān)于呼吁減少使用動物開展研究的聲音一直都在。去年10月，參議員保羅和布克提出了他們最初的法案S.2952；差不多同期，歐洲議會在2021年也以667票對4票通過了一項決議，內(nèi)容就是逐步取消動物試驗。美國化學會發(fā)行的期刊《化學化工新聞》（Chemical & Engineering News，簡稱C&EN）在今年8月份發(fā)表的文章中寫道，美國立法者和動物福利組織正在向FDA施加越來越大的壓力，要求其停止對其管轄范圍內(nèi)的所有產(chǎn)品（除了藥物，還包括生物制品、化妝品、食品、醫(yī)療器械和煙草）進行動物試驗。今年3月，兩位主張減少動物試驗的醫(yī)學專家 Gary K. Michelson 與Aysha Akhtar 在美國醫(yī)療行業(yè)媒體STAT上發(fā)表的評論文章指出，沒有人真正知道有多少藥物因未能通過動物試驗而被拒絕，而這些藥物可能已被證明對人類安全且可以挽救生命。他們舉例，環(huán)孢菌素是一種現(xiàn)已廣泛用于治療自身免疫性疾病和預(yù)防器官移植排斥的藥物，但由于在動物試驗中失敗而被推遲。他們認為，在新冠大流行期間，政府官員和科學家為應(yīng)對公共危機，削減了組織上的繁文縟節(jié)，并在不到一年的時間里開發(fā)出了疫苗，其中就包括疫苗開發(fā)時在動物試驗方面的靈活調(diào)整。因此，現(xiàn)在在動物測試方面的立法與實踐，也應(yīng)該進行相應(yīng)的調(diào)整。一直以來，動物實驗都是生命科學研究當中一個充滿爭議的地帶，科學研究、動物保護、監(jiān)管、藥廠利益、宗教等各種力量參與了這場角力。2019年，是動物實驗研究的 “3Rs原則” 提出60周年。3Rs原則即盡可能使用沒有知覺的實驗材料替代（replacement）活體動物，盡量減少（reduction）使用的實驗動物，以及優(yōu)化（refinement）動物實驗程序，避免或減輕給動物造成的疼痛和不安。這是全世界實驗室動物立法和監(jiān)督的基石。如今，每一篇在正規(guī)學術(shù)刊物上發(fā)表的動物實驗相關(guān)論文，都會聲明實驗過程已經(jīng)通過相關(guān)動物實驗倫理審查程序的批準。多位受訪者告訴《知識分子》，從他們的實際工作來看，在動物實驗倫理方面，中國已經(jīng)逐漸與歐美保持一致，中國并不是更加寬松，有些方面甚至是更為謹慎。在Science的一篇報道中，中科院深圳先進技術(shù)研究院神經(jīng)科學家戴輯就表示，中國的研究人員正在努力 “取代、減少和改進”（即 “3R”）動物實驗。他說，即使在中國，與動物相關(guān)的政策也越來越嚴格。作為核心研發(fā)人員之一，陳炳良在跨國藥企百時美施貴寶曾參與了抗腫瘤藥物納武利尤單抗（“O藥”）的研發(fā)?；貒@些年，他感到，國內(nèi)外大藥企在動物試驗方面的要求是差不多的。每次他的實驗室要開一個新的動物研究，科學家們都必須要進行匯報，說明為什么要開這個實驗、預(yù)期目標是什么、實驗周期多長、有沒有虐待動物或者動物損傷情況如何等等，才能開始進行實驗。國外有些制藥公司要來中國開展動物測試，主要是出于經(jīng)費考慮。包括動物價格和人工費用，中國都更有優(yōu)勢，這也是為何中國的CRO（合同研究組織）在全球制藥領(lǐng)域如此重要的原因之一。從成本角度來看，國內(nèi)外藥企或?qū)嶒炇乙矝]有濫用實驗動物的動機：新冠疫情之后，實驗猴價格已經(jīng)非常昂貴，甚至是 “一猴難求”。據(jù)媒體今年6月報道，截至今年3月，實驗猴單價飛漲至13萬元；而在四年前，這一價格還只是1.4萬元。這種情況下，為藥企提供研發(fā)外包服務(wù)的CRO企業(yè)也在近兩年打響了搶猴大戰(zhàn)。2020年，藥明康德子公司收購廣東春盛猴場，納入兩萬余只食蟹猴；2021年，康龍化成接連通過收購拿下一萬余只實驗猴。
圖4 食蟹猴（Macaca fascicularis）| 圖源：wikipedia不過，產(chǎn)業(yè)界確實存在一些可以避免的動物試驗，百濟神州副總裁、轉(zhuǎn)化研究及轉(zhuǎn)化醫(yī)學負責人沈志榮近日在接受媒體采訪時指出，有些在動物中開展的毒理試驗不一定 scientifically relevant（具有科學相關(guān)性）。因此，F(xiàn)DA現(xiàn)代化法案更多代表了一種態(tài)度，促使大家思考和減少對一些確實不相關(guān)和不必要的動物藥效和毒理試驗。值得一提的是，F(xiàn)DA這項法案還包括另一項擬議改革的內(nèi)容：不再強制生物類似藥（即生物藥的仿制藥）進行動物試驗。對于這一點，多位專家表示認可?！懊绹泻枚嗨幰呀?jīng)上市了，中國拿進來做仿制藥，做生物類似藥的時候，真的是不用再做動物實驗了，人家已經(jīng)在人類身上使用了。這個倒是完全可以的?！?陳炳良表示。“（研究）去動物化這件事情，在美國已經(jīng)有很長時間了，并不是新的事情。這方面的努力一直都有，但是實踐證明，這些進展和立法的進步，其實并沒有產(chǎn)生真正的影響。” 清華大學藥學院創(chuàng)院院長、全球健康藥物研發(fā)中心（GHDDI）主任丁勝告訴《知識分子》。一個最大的現(xiàn)實障礙，在于當前的技術(shù)發(fā)展依舊難以替代動物實驗。據(jù)《化學化工新聞》報道，F(xiàn)DA正在認真對待減少動物試驗的要求，目前在少數(shù)幾種情況下接受替代試驗方案。該機構(gòu)的一位主管 David Strauss 介紹，該機構(gòu)已經(jīng)認可一種生物標志物，該標志物在體外使用人類多能干細胞檢測在非臨床階段的發(fā)育毒性。此外，對眼睛刺激和皮膚過敏的測試方面，重建的人類角膜樣上皮和3D重建人類表皮模型已經(jīng)取代了兔子。檢測生物制劑中的病毒因子方面，新一代測序是一種被提議的替代方法。FDA目前正在努力用單克隆抗體取代動物試驗，以量化狂犬病毒疫苗的關(guān)鍵部分。吳軍的研究方向之一是利用多種技術(shù)手段開發(fā)新型干細胞。他介紹，干細胞取之于人體，未來如果能夠研究藥物直接對人的細胞的影響的話，可能要比動物模型更好，不過，目前干細胞研究都還是在體外，所以跟在體內(nèi)復(fù)雜的生理系統(tǒng)狀態(tài)是不一樣的。去年，他的團隊在去年取得了一個重要進展，那就是報道了人類在體外構(gòu)建出了完整的人囊胚樣結(jié)構(gòu)，文章發(fā)表在《自然》雜志，這種干細胞的胚胎模型未來可以作為一種更方便、更有效的藥物篩選方法。在動物模型之外，類器官已成為疾病研究、新藥開發(fā)領(lǐng)域最受矚目的模型。類器官是指利用人體干細胞或從病人身上提取的腫瘤組織，在特定的3D體外微環(huán)境中培養(yǎng)而成的、高度模擬人體器官特征的小型化體外器官模型。其最早的研究可追溯到1907年，在最近10年間飛速發(fā)展。比如，2019年初，一篇有關(guān)人類血管類器官首次建立的研究論文發(fā)表在《自然》上。有研究這一方向的學者在接受媒體采訪時表示，構(gòu)建動脈類器官，可以利用病人的iPSC（人誘導(dǎo)多能干細胞）誘導(dǎo)成特異的動脈類器官，模擬動脈粥樣硬化、馬凡綜合征等疾病表型，進行藥物篩選等。2021年4月，跨國藥企賽諾菲開始招募受試者參與一項罕見病新藥的2期臨床試驗，比較特別的是，由于這種疾病無法在動物模型中復(fù)制，其臨床前數(shù)據(jù)來自體外類器官模型數(shù)據(jù)。具體來說，是使用類器官芯片系統(tǒng)來模擬罕見自身免疫性神經(jīng)病變的疾病機制。2021年12月，中國國家藥品監(jiān)督管理局藥品評審中心（CDE）發(fā)布了一些非臨床研究與評價的指導(dǎo)原則，提出當缺少相關(guān)動物模型時，可采用基于細胞和組織的模型（如2D或3D組織模型、類器官和微流體模型等）為有效性和安全性的評估提供有用的補充信息。不過，多位專家表示，類器官技術(shù)現(xiàn)在還遠遠不能替代動物實驗，它無法看到藥物引起的全局性反應(yīng)，不能很好地模擬體內(nèi)環(huán)境。事實上，雖然資本市場熱絡(luò)，但至今其應(yīng)用的案例還非常稀少。實際上，當其它疾病模型在進步的時候，動物實驗也在進步，這事實上會增加對實驗動物的需求。法國波爾多大學神經(jīng)退行性疾病研究所所長 Erwan Bezard 去年在接受Nature采訪時談到，比如，光遺傳學的發(fā)展，使科學家能夠通過光控制基因編輯的動物大腦內(nèi)的神經(jīng)元，借此研究遺傳變異如何影響對新藥的反應(yīng)。全球科研活動中的動物使用其實是在走向繁榮，而不是減少。昆明理工大學靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院的實驗室是省部共建重點實驗室，教授譚韜告訴《知識分子》，他們實驗室重點有兩方面的工作，一方面是利用猴子的胚胎來研究早期胚胎發(fā)育；另一方面，則是結(jié)合基因編輯的技術(shù)，構(gòu)建一些靈長類動物的人類疾病模型，比如帕金森病，以研究疾病的發(fā)生和治療，這種新的方法雖然價格更昂貴，但是在預(yù)測治療方法的安全性和有效性方面，要遠遠好于傳統(tǒng)的動物疾病模型。美國斯坦福大學醫(yī)學院在其官網(wǎng)上寫道，到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)任何東西可以替代像人類那樣具有肺和循環(huán)結(jié)構(gòu)的活的、能呼吸的、具有整個器官系統(tǒng)的復(fù)雜功能。在這方面有新發(fā)現(xiàn)之前，動物必須繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，幫助研究人員測試潛在的新藥和藥物治療的有效性和安全性，并識別任何不良或危險的副作用，如不孕癥、出生缺陷、肝損傷、毒性、或致癌的可能性。在過去20年里，法國波爾多大學神經(jīng)退行性疾病研究所所長Erwan Bezard一直在使用包括狒狒和獼猴在內(nèi)的非人類靈長類動物研究帕金森病等疾病。Erwan Bezard 在接受Nature采訪時談到，由于在他的研究領(lǐng)域沒有什么可以替代動物試驗，因此，知道如何有效地利用動物資源至關(guān)重要。在他看來，在實驗中使用更少的動物并不總是答案。Erwan Bezard 在法國和中國均設(shè)有實驗室。在前述報道中，他表示，他對使用動物的主要倫理問題的關(guān)注點是，當看到一個實驗沒有使用足夠的動物來進行適當?shù)慕y(tǒng)計分析時，意味著這些實驗存在缺陷，使用更多的動物來得出一個合理的結(jié)論會好得多。這樣就不必重復(fù)實驗了?！八?，我們必須減少使用，但必須以科學的方法減少?！?/span>
[1]https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/17460441.2021.1972255
[2]https://www.science.org/content/article/china-bets-big-brain-research-massive-cash-infusion-and-openness-monkey-studies
[3]https://med.stanford.edu/animalresearch/why-animal-research.html
[4]https://www.nature.com/nature-index/news-blog/pandemic-puts-spotlight-on-animal-experimentation-choices
[5]https://www.statista.com/statistics/639954/animals-used-in-research-experiments-worldwide/
[6]https://www.wsj.com/articles/how-animal-testing-harms-humans-fda-modernization-act-booker-paul-toxicity-mandate-researchers-discovery-drugs-11664994659
[7]https://www.drugdiscoverytrends.com/fda-modernization-act-to-end-animal-testing-requirement-passes-u-s-senate/
[8]https://cen.acs.org/biological-chemistry/toxicology/US-FDA-seeks-slash-animal/100/i27
[9]https://www.pfizer.com/science/clinical-trials/integrity-and-transparency/animals-used-in-research
[10]https://daxueconsulting.com/cosmetics-animal-testing-in-china/
[11]https://www.dw.com/zh/%E5%8A%A8%E7%89%A9%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E4%BA%89%E8%AE%AE%E5%AD%A6%E8%80%85%E4%B8%8A%E6%BC%94%E5%87%BA%E5%BE%B7%E5%9B%BD%E8%AE%B0-%E7%9B%AE%E6%A0%87%E4%B8%8A%E6%B5%B7/a-52111284
[12]https://www.chinanews.com.cn/cj/2022/06-10/9776290.shtml
[13]https://mp.weixin.qq.com/s/MS4nZw3b_Kqo_-ZbGHBLwg
