研究所
动物福利

动物福利,即非人类生物的长期身心健康,是ICPBR动物研究理念的核心。研究所中与动物打交道的每一个人,从研究人员、兽医到动物看护人员和技术人员,都深知进行动物实验的重大责任。我们认为,为我们照料的动物提供最高水平的动物福利,并以最尊重和尊严的方式对待每一只动物,是我们的伦理、道德和人道责任。

为了建立和保持高水平的动物福利标准,我们遵循国际公认和广泛确立的实践,如3R和5F原则。3R原则由Russel和Burch于1959年提出,旨在消除实验技术中的不人道现象。三个R分别代表替代(Replacement)、减少(Reduction)和优化(Refinement)。国家实验动物替代、改进和减少中心(NC3Rs)对这些术语的定义如下:替代是“在最新科学技术的基础上,加快开发和使用具有预测性和稳健性的模型和工具,以解决重要科学问题,而不使用动物。”减少是指“经过适当设计和分析动物实验,使其具有稳健性和可重复性,并真正增加知识基础。”优化意味着“通过利用最新的活体技术,改进对动物福利对科学成果影响的理解,以推进研究动物的福利。”

在ICPBR,我们尽可能使用感知能力最低的物种来回答我们的研究问题(替代)。然而,由于问题的性质以及对高级脑功能研究的追求,我们选择的物种通常是非人灵长类动物和啮齿类动物。

在开始一系列实验之前,我们利用统计和数学方法来确定产生有意义结果的最小可行的动物数量,从而尽可能减少使用的动物数量(减少)。

通过持续的质量控制、优化和继续教育,我们不断完善研究方法,寻找尽可能减少动物潜在痛苦的方法(完善)。

5F原则指任何动物都应享有的五种自由,包括:免于饥饿、营养不良和口渴的自由;免于恐惧和痛苦的自由;免于高温、压力或身体不适的自由;免于疼痛、受伤和疾病的自由;以及表达正常行为模式的自由。这一原则制定于1965年,是公认的改善动物福利的准则。我们努力让ICPBR的动物尽可能多地享有这些自由。

除了遵循这两项既定原则外,我们还采取了更多措施来确保动物的最佳福祉和福利,并无条件地致力于不断改善我们的饲养条件和研究技术。

我们的非人灵长类动物被饲养在宽敞的围栏中,有大量机会攀爬、觅食和表现物种的典型行为。作为天生的社会性动物,非人灵长类动物具有强烈的社交、等级制度和关系意识,因此社群饲养是最基本的措施之一。与同类接触、与笼友互动、建立社会结构有助于动物保持健康,减少异常行为的形成。围栏内配备了树木、秋千、玩具、软木屑、不同高度的栖息架和其他丰富的设施。

ICPBR的啮齿类动物安置在大小合适的笼子中,并尽可能地以群体饲养的方式进行。笼子的底部铺有天然垫料,保证动物们能够发挥天性,进行钻洞和觅食行为。笼内还配备了筑巢材料和小型庇护所,为动物提供休息和啃咬的场所。

研究所的动物福利官(AWO)负责监督动物福利、动物福祉、丰容计划以及动物手术和实验。训练有素的AWO数量与饲养的动物数量相匹配。动物福利官还负责对所有接触动物的人员进行持续教育,提供高级培训选项,并确保动物得到正确的对待。


包括非人灵长类动物在内的实验

    介绍

医学的进步、身心知识的扩展、治疗方法的创新、新药的发明以及人类生活的改善,都离不开动物研究。虽然计算机模型、模拟、计算或其他方法可以取得一些进展,但许多关键问题只有通过动物研究才能找到答案。大多数动物研究只需要涉及果蝇、斑马鱼和啮齿类等动物。然而,当涉及到有关人类身心,尤其是人脑的详细问题时,没有任何动物比灵长类动物更为适合。这不仅包括人类自身,还包括非人灵长类动物。由于它们有共同的祖先,并且在解剖学和功能上保留了许多相似性,许多非人灵长类动物在研究脑功能、测试药物、探究发育过程以及揭示人体关键机制方面都表现出极大的适用性。然而,这些相似性使得对非人灵长类动物的研究在伦理、道德和技术上都面临挑战。

这些挑战不仅存在于实际的研究过程中,也体现在围绕研究的讨论中。尽管大多数人都认识到动物研究的必要性和重要性,认为这是解决许多医学问题不可或缺的手段,但仍有一小部分人坚决反对动物研究。这些讨论常常充满感情色彩,涉及深厚的信念和道德观念,使得这一话题非常敏感,但这并不能成为回避讨论的理由。

网站接下来的部分将探讨反对动物研究者常提出的一个主要担忧,即动物研究是否真的推动了医学创新。

     动物实验的价值

下文将介绍动物实验在发现人类疾病治疗方法中的重要贡献。我们选择了八种具有代表性的疾病和病症,以展示动物研究在治愈或治疗这些疾病方面所做出的宝贵贡献。有关50多种疾病的详细信息,请访问“了解动物研究”网站的【疾病与研究】页面。然而,动物也从动物研究中获得了显著的益处。关于动物研究在治疗动物疾病和改善动物福利方面的贡献,网站“了解动物研究”中的【兽医学】页面提供了15个以上的详细实例。此外,网站还提供了一个全面的时间轴,展示了过去150年中取得的重大进展。

    麻醉剂

麻醉剂是一类能诱导可逆性意识丧失的药物,它们极大地提升了患者的福祉和手术效果。麻醉的概念始于18世纪,当时发现氧化亚氮可以麻醉动物。经过广泛的试验和改进,麻醉剂首先在牙科中得到应用。随后,这种麻醉方法被更安全的乙醚所取代,但乙醚仍存在一定的危险。在19世纪末和20世纪初,人们开发出了改良的气体混合物和更先进的输送系统,这些技术都经过动物实验验证。20世纪晚期,开发的麻醉剂更安全且不易燃。至今,麻醉剂仍在不断改进,进一步提升了外科医生和患者的手术体验。为了确保安全并探索更多选择,动物实验依然至关重要。

人工耳蜗

根据世界卫生组织(WHO)的数据,全球有超过4.3亿人患有致残性听力损失(其中4.32亿是成年人,3400万是儿童),预计到2050年,这一数字将达到惊人的7亿【6】。听力损失可能由多种原因引起,虽然通常是后天获得并随年龄增长而发生,但有时也可能是先天性的。耳聋(后天或先天)的原因之一是内耳毛细胞的丧失,这限制了耳蜗将来自环境的声音信息转化为中枢神经系统可解释为听觉感知的神经传输的能力。幸运的是,从耳蜗向大脑传递信息的神经元通常保持功能性,这使得通过人工耳蜗来刺激大脑成为可能。仅仅60年前,耳聋还无法治疗,而如今,植入人工耳蜗的患者甚至可以在电话中正常对话。1957年,首次对人类听觉神经进行刺激【7】,这大约是在亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta 1745-1827)首次记录听觉系统电刺激后约150年【8】。几年后,第一批实验性植入物被植入人类体内【9】。随后的发展和研究都是在猫身上进行的,,因为猫的输入反应是已知的,可以由此确定耳蜗的空间衰减【10】。即使在今天,猫和其他动物仍被用于进一步优化技术,以改善听力损失患者的生活。

心脏手术与移植

    如今,在高收入国家,开胸手术每年仅在美国就进行超过50万次[15],这要归功于长达数十年的大规模动物研究,使得该手术成为常规程序[16]。

    约翰·吉本(John Gibbon 1903–1973)发明的心肺机,标志着一个重要的里程碑[17]。1935年,他在一只猫身上进行手术,并在术中使用外部泵来人为代替心脏功能。在其他动物(例如狗)身上进行了18年的研究和优化后,该技术被最终被用于人类[18]。首次成功的手术是在一名因房间隔缺损导致右心衰竭的18岁女孩身上进行的。手术历时45分钟,为缺损进行了矫正,患者完全康复,并在许多年后依然健康地被记录在案[18]。然而,当时在手术中心脏仍在跳动,对于外科医生来说更具挑战,因为面对的是一个不断移动的目标。通过对狗、兔子和大鼠的实验,证实了柠檬酸钾可以安全地停止心脏,并且冷心脏停搏法可以在这种状态下保护心脏[19]。

    被誉为“世界上最著名的外科医生”的迈克尔·德巴基(Michael Debakey,1908–2008)在70年的职业生涯中,凭借其出色的技术和判断,完成了约6万台手术[20]。他曾为包括约翰·肯尼迪、林登·约翰逊和理查德·尼克松总统、鲍里斯·叶利钦、温莎公爵、约旦国王侯赛因、伊朗国王以及明星玛琳·黛德丽在内的世界领导人进行手术。他开创了心肺机泵、冠状动脉搭桥术和血管修复技术,并首次修复了腹主动脉瘤、进行颈动脉内膜切除术、修复夹层主动脉瘤、放置动脉补片移植物、完成成功的冠状动脉旁路手术,并植入左心室旁路泵[20]。

    德巴基和他的学生们的研究成果都是基于动物实验;他们专门研究了狗和小牛,他热衷于支持动物实验。此外,他还支持促进动物实验的医学研究基金会。他不向富有的客户收费,而让他们向该基金会捐款。

“当我在贝勒医学院时,我因猴子研究而获得了德巴基科学卓越奖,旨在更好地理解视觉感知的神经机制。迈克尔·德巴基亲自为我颁奖;我清楚地记得他的温暖、对我们研究的热情和对脑科学的极大兴趣。能有机会见到这样的人一直是对我的巨大激励。”– 尼科斯·洛戈西斯(Nikos Logothetis)


高血压

    高血压(指血压高于正常值),是一种非常常见且严重的疾病,会严重影响机体器官,最终可能导致死亡。动物研究在为这种疾病开发治疗方法方面发挥了重要作用,使其成为一种慢性但可控的疾病,不再必然致命。

    20世纪40年代末,对猫和兔子神经系统的实验使得人们发现了第一批药物,这些药物在接下来的s岁月中逐步得到改进。而在这一发现之前,为了治疗高血压,人们曾尝试过切除肾上腺,这样做不及产生了严重的副作用,更是需要终身使用激素替代品。在20世纪60年代,在大鼠身上测试了一种新型药物——β受体阻滞剂,在降低血压方面显示出了更好的效果[21]。到了20世纪70年代,通过在大鼠身上进行实验,又开发出了第三种类型的药物。如今,只要能及早发现高血压,就可以通过不同的药物进行治疗,使患者能够过上正常而长寿的生活。

感染与疾病

    直到 19 世纪中叶,人们普遍认为身体失调会导致疾病和病痛。然而,治疗这些疾病往往不会成功,反而可能会导致病人死亡。随着路易-巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895 年)[22] 及其同时代人的工作,关于疾病起因的信仰体系开始发生变化。巴斯德知道葡萄酒和啤酒等饮料是如何被微生物变质的,并假设这些微生物也可能是导致人类或动物疾病的病因。因此,他选择了鸡的霍乱病作为验证假设的模型。通过艰苦且具有侵入性的研究,巴斯德从鸡的肠道中分离出了细菌,这是在人体内无法进行的研究。他将这些细菌给健康的鸡服用后,成功的致使健康的鸡产生了疾病。由此,他可以证明某些感染的原因是微生物。后来,他将兔子和豚鼠也纳入研究范围,并发现当传染性培养物在晚期被注入后,这些动物不仅没有生病,反而对疾病产生了免疫力,他便因此发现了免疫原理。科学家们进一步发展了这一原理:如今,有 25 种疾病可以用疫苗来预防。根据世界卫生组织的公开信息,这些疾病包括麻疹、脑膜炎球菌性脑膜炎、流行性腮腺炎、百日咳、肺炎球菌疾病、脊髓灰质炎、狂犬病、轮状病毒、风疹、破伤风、蜱传脑炎、结核病、伤寒、水痘、黄热病 [23]。此外,针对肠毒性大肠埃希氏菌、B 组链球菌、单纯疱疹病毒、HIV-1、疟疾、淋病奈瑟菌、非伤寒沙门氏菌病、诺如病毒、副伤寒、呼吸道合胞病毒、血吸虫病、志贺氏菌、A 组链球菌、结核病的疫苗以及改良流感疫苗也在研发之中 [23]。

    在 Covid-19 之前,世卫组织估计免疫接种工作每年可预防约 400-500 万例死亡[24]。据科学家估计,Covid 疫苗又挽救了 2 000 万人的生命[25],而当 m-RNA 疫苗等新的疫苗接种技术得到更广泛的应用时,未来还能挽救更多的生命。

    巴斯德的发现让其他科学家走上了自己的道路。一个突出的例子是英国外科医生约瑟夫-李斯特(1827 - 1912 年),他在听说巴斯德的发现后,开始用酸液消毒手术器械、缝合线和伤口敷料,以降低手术过程中和手术后的感染率。手术感染率的降低极大地提高了病人的存活率,再加上前面提到的疫苗研发以及从巴斯德的研究成果中衍生出的大量其他发明和发现,挽救的生命(人类和动物)不计其数。

    与巴斯德的研究一样,后来的研究也大多在动物身上进行。就连早年曾公开谴责动物实验者可怕做法的李斯特,在维多利亚女王亲自询问时也回答说,"动物实验对他的无菌工作至关重要,限制动物研究将阻碍造福人类的发现"[26]。

肾移植

    肾移植是当今人类进行最多的器官移植[27]。仅在2022年,美国就有超过25000个肾脏被移植[28]。在全球范围内,器官移植每年超过144000例(2021年)[29]。这些惊人的数字显示了医学成就在这一医学研究领域的重要性。

    获得成功的移植并能够帮助所有受影响的人需要几十年专门的、乏味的动物研究。虽然移植的想法已经存在了两千多年,但这一努力的成功只是在过去的70年里才被持续记录下来[30]。随着时间的推移,在这一领域进行的研究几乎每一步都涉及到动物。从血管缝合技术到皮肤贴片、肿瘤和整个器官的移植,再到免疫学原理的发现以及抗排斥药物和免疫抑制剂的开发,动物发挥了至关重要的作用。虽然对这一漫长而艰难的过程的详细描述超出了本文的范围,即使只提到了里程碑式的成就,动物研究这一分支的重要性也反映在在这一背景下颁发的诺贝尔奖的数量上。5个奖项授予移植进展,14个奖项授予免疫学相关研究[30,31]。Barker和Markmann[30]对移植进行了精彩而详细的历史概述,描述了动物在发展器官移植挽救生命技术中的作用。

基础和转化研究中的非人灵长类动物

如上所述,动物研究已经显著影响了人类对疾病的理解和治疗。虽然许多问题可以使用啮齿动物、苍蝇或鱼类等模式生物来回答,但其他问题则依赖于更接近人类的动物模型,如非人类灵长类动物。接下来的几页将描述非人灵长类动物如何被用于基础和转化研究,以揭示和理解疾病的潜在机制,开发和测试人类的治疗方案和治疗干预,并进一步了解大脑如何工作的基本知识。


强制性运动疗法

    强制性运动疗法(CIMT)是Eduard Taub(*1970)在1990年初开发的一种方法,是一种重要的治疗形式,可以帮助某些大脑或脊髓受损的患者(例如中风)恢复患肢的使用[32]。在中枢神经系统受损后,患者因难以使用患肢而气馁后,通常会出现“习得性不使用”过程。在CIMT时,非患肢是一种约束,因此要求患者使用患肢。研究表明,通过在大脑中开发新的神经元通路,恢复功能是可能的[33]。

    陶博使用非人类灵长类动物进行实验,并切断了它们四肢的传入。尽管他们再也感觉不到它们,但如果受到电刺激或饥饿的刺激,他们可以再次使用它们。

    实验结束后,对一只动物进行了详细研究,看看大脑是否发生了变化。为此,在麻醉下将电极放置在大脑中,并进行了数百次记录,揭示了实验室灵长类动物时事通讯所说的“感觉皮层前所未有的重组程度。一个8-10毫米宽的区域被发现填充了来自面部的输入”。科学家们还发现了丘脑结构的一种不可预测的变化,显然是由通过切断的背根神经节和背柱一直到丘脑的进行性神经退化引起的。部分基于这项工作,陶博继续开发新的物理治疗技术,以帮助中风受害者和其他形式脑损伤的人重新获得患肢的使用。美国中风协会称陶博疗法CIMT在治疗中风幸存者方面处于“革命的前沿”[34]。

    此后的研究表明,大脑确实能够在一定程度上重组和恢复功能,这一概念现在被用于帮助患者恢复受影响肢体的功能[35]。

    值得一提的是,陶博——尽管他的研究很重要——被PETA(善待动物组织)起诉。许多人看到了被描绘成被钉在十字架上的银泉猴的照片(图1),但他们几乎肯定不知道银泉猴的照片是由动物权利保护者上演的[1]。警方将没收的猴子暂时安置在善待动物组织一名成员的房子的地下室。这些动物随后被报告被盗,但在很明显没有猴子作为证据就无法起诉陶博后,它们“重新出现”并被送回陶博,然后被转移到NIH(美国国立卫生研究院)设施。没有人被指控盗窃法庭证据,但据报道,他们已被转移到佛罗里达州盖恩斯维尔的一个避难所。1990年1月,法院允许NIH的一组研究人员对其中一只患病的猴子进行晚期实验。

闭锁综合征与脑机接口

    闭锁综合征是一种罕见的神经系统疾病,患者的身体几乎完全瘫痪,失去了检测感觉输入的能力。垂直眼部肌肉、听力和认知通常仍然完好无损(有时一些其他运动功能可能是残留的,有时甚至垂直眼部运动或眨眼都没有保留),使这些大脑功能齐全的患者被锁定在不动的身体中。其原因是由创伤性脑损伤、中风、循环系统疾病、破坏髓鞘(覆盖周围神经细胞的保护性覆盖物)的疾病或药物过量引起的脑干或中脑损伤[36,37]。虽然在某些情况下可以通过消除病因(例如,中风、出血、肿瘤)来逆转锁定状态,但对于关键区域的慢性病变患者来说,没有治疗方法。虽然他们可以在通气、液体治疗和其他基本措施等医疗帮助下生存,但他们无法与外界交流。

    然而,由于这些患者仍然有功能正常的大脑,他们的脑电波可以被破译,以及用于解释他们思想的代码。1970年,第一次研究用脑电图记录的脑电波是在猫身上进行的。大约在那个时候,第一个脑机接口(BCI)被描述了。这是一种使用脑信号(EEG或其他)来控制机器的技术。例如,在瘫痪患者的情况下,由思想控制的机器可以用来控制外部机械肢体来进行他们的身体无法执行的简单运动[38]。虽然在大量动物研究后已经获得了这种方法的粗糙形式,但需要对大脑有更多的基本了解来优化这种方法并使其适用于更多的患者。根据Kawala-Sterniuk和她的同事的说法,必须在信号采集硬件、BCI验证和传播以及可靠性方面取得进步。为此,需要更多的动物研究,特别是在非人类灵长类动物中,给依靠这些方法改善生活的人带来希望,例如患有A.L.S.的患者。(肌萎缩侧索硬化)、脑瘫、脑干中风、脊髓损伤、肌营养不良、慢性周围神经病变或精神疾病[38]。

成功的故事

    2012年,Hochberg及其同事发表了两名长期瘫痪的患者可以使用一种称为BrainGate的神经接口系统控制机械臂的伸手和抓取动作[39]。BrainGate由传感器、解码器和外部设备组成,如计算机、轮椅或假肢/机器人肢体。值得注意的是,其中一名患者甚至可以使用机械臂从瓶子里喝水,这是她自近15年前中风以来一直无法用肢体做到的事情[39]。上述试点研究的结果直接借鉴了以前在猴子中的神经接口演示(例如,来自Eb Fetz[40]、Niels Birbaumer[41]或John Donoghue的实验室[42])以及数十年来对手臂运动控制的基础研究。

脑深部刺激

    帕金森病是美国第二常见的神经退行性疾病,影响中枢神经系统,是一种慢性进行性疾病。每年约有50万美国人被确诊。加上未确诊的病例,仅在美国,受影响的人数就在100万左右[43]。在世界范围内,被诊断患有该疾病的人数超过1000万[44]。

    帕金森病的特征性症状是震颤、运动迟缓、运动减退、僵硬和姿势不稳定[44],这些症状会随着时间的推移而发展和恶化。由黑质神经元死亡和多巴胺缺乏引起(具体的潜在机制未知),该疾病无法治愈,因为目前没有恢复丢失的脑组织的方法。根据疾病的进展,对症治疗,如药物、物理、职业和语言治疗、健康饮食、按摩和锻炼,有助于缓解症状[45]。对于难治性帕金森病患者来说,最令人印象深刻的干预措施之一是深部脑刺激(DBS)。为此,电极被植入丘脑底核深处,充当起搏器,通过使电流通过它们,它们可以激活特定的大脑区域,消除或减少震颤,震颤是严重影响患者生活的严重运动障碍。DBS还可以治疗其他疾病,如耐药性疾病,包括肥胖症、强迫症、精神分裂症和各种形式的抑郁症。

    这种治疗方法在非人灵长类动物等动物中开发,已经改善了超过160,000名患者的生活(2019)[46]。脑刺激的悠久历史始于19世纪初[47],第一次治疗性深部脑刺激是在20世纪30年代末进行的,用于治疗精神病[48]。运动障碍的首次治疗发生在20世纪60年代初[49]。在接下来的几十年里,该方法在动物(如猫、猴子、黑猩猩、长臂猿、公牛等)中得到了进一步的研究和优化。)【50–53】.自20世纪90年代以来,这些方法越来越多地用于帕金森病患者,从刺激丘脑[54]和苍白球[55]发展到丘脑底核[56]、[57]、[47]。

    虽然DBS可以极大地帮助患者,但它也是一种危险的手术,可能会导致副作用,如手术部位感染、神经系统疾病、精神疾病、设备相关并发症、脑出血、感染性脑疾病或心脏疾病[58,59]。为了在未来减少患者的这些严重并发症,仍然必须更好地理解电刺激的一般原理,特别是其空间范围和远程效应。此外,应研究何时是开始这种疗法的最佳时间,在哪些患者中最有希望,或者改变位置或添加更多电极是否可以进一步改进该方法[47]。为了回答这些问题并提高对这些患者的护理质量,需要更多的动物研究来寻找安全和改进的方法。

病人访谈和手术概要描述的例子:

    以下链接中的视频显示了DBS对两名帕金森患者的影响(1,2)。第三个视频(3)显示了植入DBS装置的外科手术。这些视频展示了DBS对患者生活的巨大改善,以及实现这一目标的手术的现实。

1)帕金森病

2)D.B.S.的影响。论帕金森病的运动症状

3)深部脑刺激(D.B.S.)手术患者指南,梅菲尔德诊所

阿尔茨海默症

    据世卫组织称,全球有超过5500万人患有痴呆症。其中60-70%患有阿尔茨海默病[60]。人类记录痴呆症已有4000多年的历史。从历史上看,已经发现了老年人记忆功能下降的报道,尽管痴呆症一词仅在18世纪用于医学领域[61]。此后,该领域的研究力度进一步扩大。1910年,痴呆首次被分为老年性痴呆和老年前期痴呆,不久后,老年前期痴呆被命名为阿尔茨海默病,以纪念发现其特有病理特征的研究人员阿洛伊斯·阿尔茨海默[62]。阿尔茨海默氏症的特征是由于淀粉样斑块和神经原纤维缠结的积累而导致脑组织损失[63]。由于神经元内重要过程的破坏,这种损失通常始于与记忆相关的大脑区域,如内嗅皮层和海马体,导致众所周知的忘记最近事件的症状。随着这种神经退行性疾病的进展,其他大脑区域,如大脑皮层(主要是语言、推理和社会行为区域)也会受到影响[64]。

    虽然大脑内部的潜在病理变化在一百多年前就被发现了,但这种疾病的潜在主要原因仍然未知。此外,还没有找到治疗方法[63]。然而,涉及动物模型和细胞培养的广泛研究加深了对该疾病的了解,并有助于开发药物。一些药物可以缓解症状,如胆碱酯酶抑制剂[65],可以帮助控制或减轻某些认知和行为症状。第一种不仅针对症状而且针对潜在病理的药物是在动物中开发的(例如[66,67]),目前正在人体中进行测试[68]。这种抗体将有助于减少淀粉样斑块,即引起病变的蛋白质。

    许多关于阿尔茨海默氏症的研究都是在老鼠身上进行的。然而,从小鼠到人类的翻译能力不如从非人灵长类动物到人类的翻译能力大。因此,非人灵长类动物中的阿尔茨海默氏症模型已经并且目前正在开发中(例如,【69–71】)。希望有了更好的模型,可以发现和测试更好的治疗干预措施。

转基因非人灵长类动物

    如上面的例子所示,非人灵长类动物在研究中仍然是必不可少的,以促进人类的知识,拯救和改善数百万人和动物的生活。在过去的十年里,一条令人兴奋的新途径为非人灵长类动物研究的科学家开辟了:转基因非人灵长类动物。虽然自20世纪80年代初以来,科学家已经将其他物种(如啮齿动物、果蝇)的基因插入其基因组[72],但非人类灵长类动物的方法更具挑战性,结果也不太稳定。直到新世纪,第一只转基因非人灵长类动物诞生[73]。从那时起,发展加速,今天转基因非人灵长类动物(不同的猕猴物种)可用于模拟几种不同的疾病(例如,雷特综合征[74]、自闭症[75]、睡眠和精神疾病[76]、亨廷顿氏症[77](见下文))。

    虽然转基因非人灵长类动物的使用是有争议的[78],研究人员也意识到了这一点[79],但这是必不可少的。严格执行规章制度、3R原则[80]等原则、方法和技术的改进以及严格的控制和监督使得这项具有挑战性的研究能够人道地进行。

亨廷顿舞蹈症

    亨廷顿氏症是一种损害基底神经节的神经退行性疾病,基底神经节是一种在运动和非运动功能中起关键作用的大脑结构[81]。患有该疾病的患者表现出进行性恶化的运动症状,如眼球扫视障碍[82]、癫痫发作或强直[83,84],认知症状,如认知下降[85],伴有视觉空间记忆和执行功能障碍的痴呆[86]或记忆回忆[87],和/或精神病症状,如行为障碍、易怒或攻击性[88]。

    到目前为止,患者只能得到症状缓解,因为这种疾病无法治愈。然而,研究仍在进行中,新的方法正在开发中,试图帮助更好地了解这种疾病和潜在的治疗方案。在21世纪后期,科学家开始开发复制一些基因突变的转基因小鼠模型(例如[89,90]。虽然这些模型极大地帮助了对疾病的基本了解,但它们并没有很好地模拟所有方面。因此,开发并观察到了具有基因突变的转基因非人灵长类动物[91]。这些动物可以在它们的一生中进行研究,疾病的更多方面可以被发现。从转基因非人灵长类动物中获得的知识可以与细胞、小鼠和人类的研究相结合,从而对疾病、其发病机制和潜在的治疗方案有更全面的了解[81]。

脑肿瘤

    胶质母细胞瘤是由星形胶质细胞形成的肿瘤,星形胶质细胞是脑内胶质细胞的一种亚型。胶质母细胞瘤是最常见的脑癌类型,仅在美国每年就有约14000例新诊断[87]。由于其快速生长,它是一种非常致命的肿瘤,不到5-15%的患者在诊断后存活5年[92,93]。治疗这种侵袭性癌症已被证明是困难的。即使在诊断后不久进行手术,切除肿瘤的所有可见部分,通常也不会阻止生长,只会减缓生长。通常这种手术之后是放疗,但这也不能治愈癌症。考虑到大脑内的位置和防止大多数化学物质和药物进入大脑的保护性血脑屏障,治疗是出了名的困难[93]。然而,最近报道了一项重大突破,为患有这种疾病的患者带来了希望[94]:免疫系统无法区分癌细胞和健康细胞,也无法攻击癌细胞。但是,如果肿瘤细胞被免疫系统可以识别的东西标记,它就可以攻击并摧毁这些细胞。通过将修饰的脊髓灰质炎病毒引入大脑,病毒可以附着在肿瘤细胞上。然后免疫系统检测到病毒,细胞可以被破坏。开发和优化这种方法需要超过18年的研究,以便现在可以在人体上进行测试。最困难的部分是将病毒引入肿瘤细胞,但在动物身上的实验,包括非人类灵长类动物,使科学家能够找到一种安全有效的方法[95]。这些方法目前正在人体中进行测试,并发现存活率提高[94,96]。然而,胶质母细胞瘤仍然是一种毁灭性和致命的疾病,需要在动物和其他模型中进行更多的研究来提高患病患者的存活率。

Covid-19疫苗

    2019年底,一场意想不到的疫情让世界陷入停滞。新冠肺炎出现了,杀死了数百万人。当各国采取卫生措施、口罩规定、隔离和社交距离做出反应时,研究人员正疯狂地试图寻找这种新的、广泛传播的病毒的治疗方法和疫苗。2021年8月,FDA批准了首次新冠肺炎疫苗接种[97]。从病毒爆发到FDA批准不到两年的时间,这种疫苗的开发是迄今为止历史上最快的。但这是怎么实现的呢?

    新开发的新冠肺炎疫苗是一种m-RNA疫苗,是同类疫苗中第一个获得批准的疫苗,但不是第一个开发的疫苗。mRNA,或信使RNA,发现于20世纪60年代初。在20世纪60年代中期,产生了第一个脂质体,即由脂质分子组成的脂肪泡。这些脂质体可以包裹m-RNA并能够转运到细胞中。在用脂质体进行了10年的其他实验之后,在20世纪70年代末进行了这种组合的第一次实验。大约十年后,m-RNA可以在实验室中合成,在20世纪80年代初,合成的m-RNA被包裹在脂质体中,并被输送到青蛙胚胎中,不久后又被输送到小鼠中。由此,m-RNA被用于试图开发例如小鼠癌症或流感疫苗和大鼠其他治疗的动物中。许多困难仍然存在,直到2005年才有可能以免疫细胞不会破坏的方式开发该系统。与此同时,脂质体不断改进,2005年开发出脂质纳米粒。

    2010年后,结合m-RNA和脂质纳米颗粒的进一步研究在小鼠中测试了针对狂犬病和流感的疫苗。2015年后,第一个使用脂质纳米颗粒的药物获得批准,使用m-RNA的疫苗研究仍在继续[98,99]。在奠定了所有这些基础之后,修改m-RNA以用于对抗Covid是可能的,并且在新冠肺炎的DNA序列公布后不久就可以开始在动物身上测试新疫苗。在啮齿动物和非人灵长类动物中进行了详尽的测试后,该疫苗被批准用于人类,挽救了数百万人的生命。

中国非人灵长类动物研究

    在很长一段时间里,中国主要向世界各地的研究实验室提供非人灵长类动物,他在过去几十年里改变了自己的地位,并确立了自己在非人灵长类动物研究领域的领导者地位[100]。丰富的非人灵长类动物、接受的社会、政府的支持以及高度竞争、高质量的研究环境使其能够将非人灵长类动物研究推向新的水平。由于在欧洲和美国难以进行充分的非人灵长类动物研究(基于社会的不接受和政府的非理性决策),许多大学、研究所和公司的研究小组已经外包了他们的研究,并与中国科学家合作。深入研究的领域包括猴胚胎重编程、猕猴干细胞向神经祖细胞的分化、胚胎发育过程中非人灵长类基因组的程序化表达、比较基因组学、慢性肝炎、糖尿病、老年病学、代谢综合征、左旋多巴诱导的运动障碍、帕金森病、糖尿病或心血管疾病的研究。

    关于动物福利和福祉的标准不断提高,饲养条件得到改善,研究条件与国际标准相适应,使中国成为推进人类知识的重要参与者。

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