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药物开发不再仰赖实验动物,新科技有望减少牺牲数量

2024-11-24 216


世界各地每年用于医学、美妆及保健食品开发的“实验动物”至少上亿只。试验过程,它们的作息不时被干扰,常常被戳针注射毒性药物甚至是致命癌细胞;实验结束后,它们也不太会回归正常生活,而是被施予安乐死结束生命。还有些荒谬的研究人员以不适当实验动物模式实验,得出的实验数据最后无法实际反映药物于人体作用的真实状况,等于白白浪费了实验动物的生命。

实验动物对生物医学研究的重要性

最常用于实验的动物主要为大鼠、小鼠等啮齿类动物(95%),必要时人类的近亲灵长类动物(约 0.3%)也会用于实验(注)。这些动物的身体构造及生理机制与人类有相似处,如心脏、肺脏、肝脏及血液循环、呼吸、神经,内分泌系统等,因此成为医学、生命科学相关领域非常重要的教学及研究对象。20 世纪以来的诺贝尔生理学或医学奖得主,有三分之二都曾透过动物实验数据研究而获致突破性发现。

实验动物对新药开发的意义

开发中药物进行人体试验前,必须先提出疗效及安全性佐证资料,因此传统上新药研发单位会先以小动物进行“临床前试验”(preclinical testing),以获得申请人体试验所需之证据。其中小鼠是最广泛使用的动物,因体型较小易操作,繁殖力强又生长快速(养殖成本相对较低),并具备成熟疾病模式及基因改造工具。

小鼠的实验结果有疑虑

然而小鼠的生理状况与人类其实有不小差异,如心跳快速,每分钟高达 300~500 下;没有胆囊,所以胆汗直接注入肠内,胆固醇代谢较人类更有效率;此外小鼠根本不会感染艾滋病毒,就算以人工方式强迫感染病毒也徒劳无功,更别说要利用小鼠研究艾滋病了,这也难怪当医师被问到是否同意──动物实验“可能因其构造及生理与人类有明显差异”产生误导时?──有 88% 医师表示认同。

也有研究人员坦承,许多动物实验结果确实有疑虑,例如对小鼠有效抑制癌细胞生长的药物,最后却只有约十分之一获准用于治疗癌症病患。依此推论,也可能有些药物于老鼠无效但实际对人体有效,却在动物实验阶段屏除。

动物实验的替代方案

随着科技进步,运用实验室培养的人类组织为评估药效及安全性(临床前试验)的主体(取代动物)已渐露曙光。透过“3D 生物打印”(3D-bioprinting)、类器官组织培养及 AI 人工智能辅助,可望帮助减量动物无谓牺牲,如法国 Poietis 公司正与制药公司 Servier 合作,开发生物 3D 打印技术制造人类肝脏组织,用于测试药物引起的肝毒性。

瑞士 Sun Bioscience 公司则在研发以干细胞培养微小的人类肠道“类器官”(organoid),用于研究人类遗传疾病(囊肿性纤维化)。至于 AI 人工智能为何能减少实验动物用量?科学家可先搜集已知药物的分子结构及毒性、副作用等相关资讯,以此训练 AI,之后 AI 就有能力预测新药物的可能毒性及副作用。有了 AI 提供的资讯,药物开发人员能避免不必要的临床前动物试验,减少动物无谓的受苦与牺牲。

结语

临床前试验对评估新药的疗效和安全性至关重要。基于研发成本、法规和人道的考量,应尽量避免动物实验,但前提是要有可靠有效的替代方案,才得以确实减少药物开发时对动物的伤害。若有更适切的临床前试验系统,将是更人道的做法也能降低药物开发成本,可谓一举数得。

注:灵长类基因序列与人类极相似,生理构造、新陈代谢、发育等也与人类机乎相同,因此灵长类是相当重要的实验动物。尤其在免疫疾病、发育生物学、生殖学、干细胞生物学研究都有需求。此外,开发大分子药物与疫苗时临床前试验,也有灵长类试验的需求。
  • Can Biotechnology Reduce Animal Testing in Medicine?
  • What PETA REALLY Stands For
  • Reduction of Animal Sacrifice in Biomedical Science & Research through Alternative Design of Animal Experiments
  • Report on current status of preclinical animal research and alternative models

(首图来源:pixabay)

2021-02-27 20:02:00

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