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未来“芯片人” 或许能让实验动物“下岗”

发布时间:2017-08-18 来源:侨乡科技报
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(检测工程师在对实验动物进行观察)

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柏林科技大学的科研人员开发出一种微型生物芯片,能够逼真地模拟人体内复杂的代谢过程,将来或能在药物实验中彻底代替动物模型。图为微型芯片实物图(实物与1欧元硬币对比)

  许多动物保护者坚决反对动物实验,国外一些极端的动物保护主义者甚至偷偷潜入实验室放生小白鼠,但这样做的后果是对生态稳定造成巨大的危害。

  随着人类对动物生命的关怀越来越强,实验动物的“平安终老”问题越来越被重视,而它们的“荣誉”也被实验人员视作高尚。在北大实验动物中心等实验动物单位,都设立了实验动物纪念碑。每年4月24日实验动物日,科研工作者、医务人员及学生都会祭奠这些为人类科学进步而献身的实验动物。

  同享动物基本权利

  目前,国际公认的动物福利包括5项基本权利:在生理福利方面享有不受饥饿的权利;在环境福利方面享有生活舒适的权利;在卫生福利方面享有不受痛苦伤害和疾病的权利;在行为福利方面要保证动物表达天性的权利;在心理福利方面应享有生活无恐惧和悲伤感的福利。

  动物权利的核心就是保证它们的健康和快乐。但是,对于实验动物来说,保障其权利的主体是人类,实验动物通常是相对、甚至绝对的弱势群体。实验动物有其特殊性,所以,要真正做好对实验动物的保护,就要了解实验动物,并提高对动物福利的认识,实验人员是直接面对实验动物的人。所以,设计动物实验过程非常关键,可以通过优化实验方案来达到减轻实验动物痛苦的目的,而且要基于良好的术后处理,必须处死动物时应采取安乐死的方法。

  其实,让动物在适当的时候安乐死不仅是保护动物的需要,也是获得准确实验数据的需要。当动物持续处于不适、痛苦等应激状态时,动物的病理、生理、心理、行为等都会发生较大的改变,在这种状态下得到的动物实验数据是不可信的。另外,动物死后,其组织会自体溶解或被笼内其它同类动物啃食,这样可能会对其它动物造成污染,实验者就采集不到理想的标本。

  安乐死并不是用完动物给它们打一针就完了,要根据生理、生化指标选择动物安乐死的时机。动物生理、生化指标的异常改变往往在动物没出现临床症状之前就体现出来了,但是因为还未出现临床症状,所以它们还不会感到痛苦。所以,如果在已经达到实验目的的前提下,在动物出现临床症状之前就对动物实施安乐死,这就是能体现动物福利的原则。而且,对实验动物实行安乐死的时机是由兽医、实验人员和伦理审查人员共同决定的。

  减少不必要的伤害

  2006年9月,科技部发布了《关于善待实验动物的指导性意见》,这也是我国第一个针对实验动物福利伦理管理的政府部门的规范性文件。

  在做实验使用实验动物的时候,科研人员要遵守“3R”原则——替代(replacement)、减少(reduction)和优化(refinement),合理设计动物实验方案,使用少量的动物获取尽可能多的数据,在能满足实验的前提下,选择低等动物替代高等动物。

  替代,就是选用其他方法而不用动物进行实验,或者使用没有知觉的实验材料代替有感知的动物,如果一定要用动物进行实验,就尽量用低等动物替代较高等的动物。其实,有些实验用体外方法也能获得与动物实验一致的结果。

  减少,就是使用较少量的动物获取同样多的实验数据,或者用一定数量的动物能获得更多实验数据的科学方法,要达到这一目的,在实验前必须充分调研,并在调研基础上进行科学合理的设计才行。

  优化,是指在符合科学原则和实验目标的基础上,通过精炼动物实验设计方案、完善实验程序、改进实验技术,以减少动物使用数量和避免或减轻动物的伤害的实验方法。

  科学家们在努力寻找实验动物替身

  好消息是,作为干细胞技术的重大成果,各种类器官和器官芯片开始崭露头角。现在,它们不再甘于“宅”在实验室,并首次获得美国食品和药物管理局(FDA)的官方青睐,即将成为那些为药物研发前赴后继献出生命的实验动物们的救星。

  类器官是用干细胞培育而成的微型器官,目前已有胃肠道、脑、肝脏、胰脏、视网膜、肾脏等各种类器官问世。器官芯片比类器官更小,是含有人体活细胞的生物芯片。FDA宣布,将在实验中对器官芯片和动物模型获得的实验数据进行比较,以验证用器官芯片模型取代动物模型进行新药研发的可行性。

  柏林科技大学生物技术研究所和德雷斯顿研究所的研究人员合作,共同设计了一种新的解决方案——多器官芯片,以惊人的准确性复制了人体复杂的代谢过程。研究人员表示,他们是按照1:100,000的比例复制人类机体结构:各种器官的细胞位于芯片内的不同位置,而这些“微型器官”通过细小管道彼此连接。一个微型泵会持续通过这些微通道为各处“器官”输送液体细胞培养液,模拟人体的血液循环系统,这俨然就是一个“芯片人”。

  不久前,波士顿生物技术公司开发了一种肝脏芯片,能够模仿人类对食源性疾病的反应,这种肝脏芯片是一种人类器官的微型化模型,能够模仿一定的生物功能,可以代替动物进行一些毒理学实验。

  或许在不久的未来,实验动物都会“下岗”,取而代之的是各类“芯片人”,或许到了那时,药物的开发可能也不再需要几十年的时间了。(白竟楠)

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