實驗動物科學
實驗動物科學
《實驗動物科學》曾用名《北京實驗動物科學》、《北京實驗動物科學與管理》、《實驗動物科學與管理》等,1988後由北京實驗動物學學會、北京實驗動物研究中心及北京實驗動物管理辦公室共同主辦至今。於1991年開始公開發行,1994年獲准廣告經營許可。2007年開個更名為《實驗動物科學》。
研究實驗動物和動物實驗的科學叫做實驗動物科學,有很多分支,是一門新興學科。
實驗動物科學laboratory animal science;LAS 實驗動物科學是以實驗動物為主要對象和研究重點,以服務於動物實驗為工作目標和探索方向的一門既綜合性又應用性學科。
實驗動物科學
實驗動物科學誕生於20世紀50年代初期,現在已發展成為一門獨立的、綜合性的基礎科學,它是融合生物學、動物學、獸醫學和醫學等科學,並引用了其它自然科學的成就發展起來的;因此這門科學是綜合性的,它所涉及到的知識面很廣泛,它所包括的內容極為豐富,其中不僅要以生物學、醫學、藥學、獸醫學、畜牧學等為對象,以遺傳學、育種學、病理學、生理學、營養學、微生物學等為基礎,還要引用機械工程學、環境衛生學、建築學等科學,對實驗動物和動物實驗方法進行開發和研究。
自從20世紀50年代初“實驗動物科學”這個名稱誕生以來,經各個領域的科學家們對實驗動物本身和動物實驗過程中的許多重要因素進行的廣泛研究和大量資料積累,至今已成為一門具有自己理論體系的獨立性學科。它的內容主要包括:
(一)實驗動物育種學
(Laboratory Animal Breeding Science)主要研究實驗動物遺傳改良和遺傳控制,以及野生動物和家畜的實驗動物化。
(二)實驗動物醫學
(Laboratory Animal Medicine)專門研究實驗動物疾病的診斷、治療、預防以及它在領域裡如何應用的科學。
(三)比較醫學
(Comparative Medcine)研究所有動物(包括人的)基本生命現象的科學稱為比較醫學。對動物和人的基本生命現象,特別是各種疾病進行類比研究是這門學科的主要特徵。已形成比較解剖學、比較生理學、比較病理學、比較外科學等,並可採用其異同點,通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應的疾病,即可採用人工的即實驗性(Experimental)的和動物自發性(Spontaneously Occureed)的動物疾病作模式,研究人類疾病的發生、發展過程和診斷治療、宿主抗力機制、臨床變化、藥物、致癌物質、殘留毒物試驗等,直接為保護與增進人類健康服務。
(四)實驗動物生態學
(Laboratory Animal Ecology)研究實驗動物生存的環境與條件,如動物房舍、動物設施、通風、溫度、濕度、光照、雜訊、籠具、飼料、飲水以及各種墊料等。
(五)動物實驗技術
(Animal Experiment Techniques)是進行動物實驗時的各種操作技術和實驗方法,也包括實驗動物本身的飼養管理技術和各種監測技術等。
實驗動物科學發展的最終目的,就是要通過對動物本身生命現象的研究,進而推用到人類,探索人類的生命奧秘,控制人類的疾病和衰老,延長人類的壽命。隨著醫學生物科學的突飛猛進發展,認識到公害問題不僅已成為糧食、人口、老年人等的重大社會問題,而且還涉及到地球上生活著的動物生存問題,例如產業公害、食品公害、藥品毒性等,均直接影響人體健康,對這些問題的研究,最終必然要通過動物實驗(包括動物疾病模型的開發等)來闡明解決。因此,實驗動物科學,特別是實驗動物的重要性愈來愈被人們所認識,它已被認為是人類追求幸福生活的支柱,故實驗動物科學亦被稱之為生命科學。為此,先進國家對實驗動物科學的發展,均給予高度的重視,其投入的經濟物資和技術力量,幾乎可同發展原子能科學相提並論,其重要意義可想而知。
實驗動物科學,現在已經成為現代科學技術不可分割的一個組成部分,已形成一門獨立的綜合性基礎科學門類。這門科學的重要性在於,一方面它作為科學研究的重要手段,直接影響著許多領域研究課題成果的確立和水平的高低;另一方面,作為一門科學,它的提高和發展,又會把許多領域課題的研究引入新的境地。因此,實驗動物科學技術的重要性可概括為下面三句話:它是現代科學技術的重要組成部分,是生命科學的基礎和條件,是衡量一個國家或一個科研單位科學研究水平的重要標誌。
實驗動物科學是伴隨著生物醫學科學,通過漫長的動物實驗過程形成的。但是,實驗動物科學的迅速發展,使得實驗動物的研究價值已經不僅限於生物科學方面,而且廣泛地與許多領域科學實驗研究緊緊地聯繫在一起,成為保證現代科學實驗研究的一個必不可少的條件。在很多領域的科學研究中,實驗動物充當著非常重要的安全試驗、效果試驗、標準試驗的角色。
當前正處於世界範圍內新技術革命的非常時期,生物工程、微電子技術,新材料和新能源正在突飛猛進地發展,21世紀人類步入生命科學的新時代,作為生命科學研究的基礎和條件——實驗動物科學,已受到世界各國的普遍重視,投入了巨大的人力物力,這是因為在生物科學領域內,不能用人去做實驗,我們必須藉助實驗動物去探索生物的起源,揭開遺傳的奧密,攻克癌症的堡壘,研究各種疾病與衰老的機理,監測公害、污染,保護人類生存的環境,生產更多更好的農畜產品為人類生活造福,在藥品、生物製品、農藥、食品、添加劑、化工產品、化妝品、航天、放射性和軍工產品的研究,試驗與生產中,在進出口商品檢驗中,實驗動物是不可缺少的材料,並且總是做為人類的替身,去承擔安全評價和效果試驗,在生命科學領域內一切研究課題的確立,成果水平的高低,都決定於實驗動物的質量,沒有它,我們的科學實驗就不能在時間、空間和研究者之間進行比較,我們的科研成果、論文就不能在國際上進行交流,得不到國際的公認,將被國際同行們看為科學水平不高甚至是一堆廢紙。迅速發展中國實驗動物科學事業,是加快祖國“四化”建設,把中國建設成為社會主義現代化強國的需要。
在生命科學研究領域內,進行實驗研究所需要的基本條件可以總括為:實驗動物(Animal)、設備(Equipment)、信息(Information)和試劑(Reagent)。我們可以把它們看作是生命科學實驗研究中的基本要素,可簡稱為AEIR要素。這四個基本要素,在整個生命科學研究實驗中,具有同等重要的地位,不能忽略或偏廢。由於科學技術的發展,獲得高、精、尖的儀器設備、化學試劑和必要的情報信息已不是困難的事情了。但是,我們在實際工作中,往往把設備、信息和試劑這三要素看得比較重,也比較重視,捨得花錢,而對實驗動物這一要素一般不太重視,所造成的沉痛教訓是不少的。如在獸醫生物藥品製造上,由於豬瘟疫苗生產和檢定上沒有適當合格的動物,內蒙、陝西、四川、河南、河北、湖北、廣東等地,不斷發生因接種疫苗后豬大量死亡及疫病擴散的事故,造成很大的損失和不良的政治影響。生物製品工作中,由於沒有SPF(無特定病原體)雞,雞胚污染白血病毒,所生產的麻疹疫苗等人用疫苗和雞馬立克氏病弱毒疫苗等禽獸用疫苗,出口受到影響。某醫大某教授1980年去日本交流經驗時,宣讀了“克山病的研究論文”引起了日本醫學界的重視,但當對方了解到他所使用的動物是來源歷史不清的一般動物時,則認為其“實驗結果的科學性不強”。這類例子並不少見。因此,急待把實驗動物科學搞上去,為各學科研究提供各種標準化的實驗動物。但由於實驗動物品種系複雜,保持質量標準困難,規格要求嚴格,可使用的時間短促,無法控制的繁殖規律,對於生活環境依賴性高等特點,決定了它比其它工業產品更難生產,常可造成在生產和流通程中的特殊困難。在中國普遍採用國際上公認的標準實驗動物,進行實驗研究,還需要經過艱苦努力才能辦到。
(一)生命科學方面
這方面是比較直接的、大量的。生命科學中,人類的健康和福利研究離不開應用實驗動物。在對人的各種生理現象和病理機制及疾病的防治研究中,實驗動物是人的替難者。譬如,癌症是威脅人類健康的最大疾病,由於在腫瘤的移植、免疫、治療等研究中使用了裸鼠、悉生動物和無菌動物,對各種惡性腫瘤的致癌原因,尤其是化學致癌物質、病毒致癌、腫瘤的病毒、免疫、治療等方面和研究有了極大的進展,計劃生育研究有相當大的工作是在動物身上作的。巴甫洛夫條件反射試驗和中國生物學家朱洗的無外祖父的蟾蜍,即由動物實驗進行成功。各種疾病,如高血壓、動脈硬化、心臟病、甲狀腺疾病、糖尿病、肥胖症、肺炎、支氣管哮喘、肺氣腫、矽肺、神經系統疾病、精神病、重症肌無力、胃病、腎病、肺病、胰病、膽病、畸形、傳染病及外科病等發病、治療與痊癒的機制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的機理,都經過動物實驗加以闡明或證實。因此,有人統計生物醫學的科研課題有百分之六十以上需要用實驗動物,有許多課題的研究離開了實驗動物就寸步難行。
(二)製藥工業和化學工業方面
製藥和化學工業產品如不用實驗動物進行安全試驗,包括三致(致癌、致畸、致突變)試驗,給人類應用將會造成十分嚴重的惡果。如1962年,西德某藥廠生產一種安眠藥Thalidomide,推廣給孕婦使用,結果在若干年內發現畸胎髮生率增高,究其原因就是與孕婦服用Thalidomide有關。
實驗動物也是醫藥工業上生產疫苗,診斷用血清,某些診斷用抗原,免疫血清等的重要材料,都是將菌毒種等接種於動物體內而製成。例如從牛體製備牛痘苗,猴腎製備小兒麻痹症疫苗,馬體製備白喉、破傷風或氣性壞疽等血清,金黃地鼠腎製備乙腦和狂犬病疫苗,小鼠腦內接種腦炎病毒后的腦組織製備血清學檢驗用的抗原等。
(三)畜牧科學方面
疫苗的製備和鑒定、生理試驗、胚胎學研究、營養飲料的分析、保持健康群體以及淘汰污染動物等工作,都要使用實驗動物。特別是在畜禽傳染病的研究工作中,常急需要有合格的實驗動物進行實驗。目前在獸醫科學研究上,由於所用試驗動物或雞卵不合乎標準,質量很差,嚴重影響科研效果,甚至在某些疫病的研究工作中,因無SPF動物和SPF卵,試驗無法進行,所製備的疫苗的效果難以保證,導致大量畜禽病死,在經濟上帶來重大損失。如1981年,中國某獸醫生物製品廠生產的豬瘟疫苗混有豬瘟強毒,結果注射后引起大批豬死亡,造成國家經濟的很大損失,其原因是由於制苗所用的仔豬帶毒,而安全檢驗用的動物數量和質量又符合要求所引起的,又如在生產雞新域疫疫苗過程中,由於使用的雞卵不是SPF雞卵,使疫苗的質量得不到保證。
(四)農業科學方面
新的優良品種的確立除要做物理的、化學的分析以外,利用實驗動物進行生物學的鑒定是十分重要和有意義的。化學肥料、農藥的殘毒檢測,糧食、經濟作物品質的優劣等,最後也還是要通過利用實驗動物的試驗來確定。
化肥和農藥是提高農業生產的重要材料,由於未經嚴格的動物試驗而發生的問題很多。在合成的多種新農藥化合物中,真正能通過動物試驗對人體和動物沒有危害的只佔1/30,000,其餘都因發現對人的健康有危害而禁用。例如早在40年代,美國就應用殺蟲劑易乙醯胺,但以後發現它是強致癌劑而停用,但已經造成了對環境的污染。五十年代研究出一種殺蟥劑Aramite,廣泛用於棉花、果樹、蔬菜,用了七年後發現能引起大鼠和家犬的肝癌,不得不停用,但也已造成了環境的污染。中國過去大量使用有機氯農藥,后也發現它們有致癌作用,70年代,中國從瑞士的汽巴——嘉基公司進口殺蟲眯的生產流水線,化了大量投資建立了生產廠和20個車間,但就是因為忽略了動物的安全性試驗而造成了很大損失。因為投產後,才從國外知道消息,殺早眯能致癌,國外已經不用。以後中國只好停止發展,但已造成損失。由此可見,用實驗動物進行的安全性試驗對農藥、化肥等生產極為重要。
(五)輕工業科學方面
人們的吃穿用,包括食品、食品添加劑、皮毛及化學纖維、生物日常用品,特別是化學製品有害成份的影響,都要用實驗動物去試驗。
食品、食品添加劑、皮毛製品、化妝品等上市銷售,都要求必須先經國家指定的機構採用實驗動物進行安全性試驗,以證明其對人體無急慢性毒性,且無致癌、致畸、致突變作用,才能供應市場。
(六)重工業和環境保護方面
在重工業上,對有害物的鑒定和防治,以及國土的整個環境保護,包括廢物的、氣體的、光輻射的、聲干擾的,等各方面的研究工業中,實驗動物都是監測的前哨和研究防治措施的標樣。
(七)國防和軍事科學方面
人們都知道,在宇宙飛船首次遨遊太空時,代替人類受試作生理試驗的是實驗動物。通過動物實驗,研究人體在太空條件下,失重、輻射和天空環境因素對機體生理狀態的影響。在核武器爆炸的試驗中,實驗動物被予先放置在爆炸現場,以觀察光輻射、衝擊波和電離輻射對生物機體的損傷,此外,在戰傷外科的研究中,在防軍事毒劑和細菌武器損傷的研究中,實驗動物均被用來代替人類作為戰爭中的受難者,從而研究對各種戰傷的有效防治措施。因此,實驗動物在軍事醫學研究上具有特殊的應用價值。
現在已把實驗動物的實驗鑒定列為法規,它直接影響著對外貿易的數量、質量和信譽。
(九)行為科學的研究方面
實驗動物在行為科學的研究中也佔有重要地位。例如,汽車設計中的撞擊,土建設計中震動的允許程度,災難性事故的處理等,國外也已經採用實驗動物模擬人類。
(十)實驗動物科學本身研究方面
在實驗動物科學本身研究中,由於其綜合性很強,例如,涉及數學、物理、化學、生物學、動物學、胚胎學、營養學、微生物學、遺傳學、解剖組織學,寄生蟲學、傳染病學、免疫學、血液學、麻醉學、生態學等,雖然它的直接研究目的,是取得適用於各種特性需要的實驗動物,但它對生物科學的微觀領域,都進行了更為深入的探索,例如,在遺傳學、生殖生理學等的科學以及實用技術方面,都不斷取得突破。
實驗動物科學應用得如此廣泛,主要是由實驗動物的特點所決定的。實驗動物具有無菌或已知菌叢、遺傳背景明確、模型性狀顯著且穩定,純度高、敏感性強、反應性一致、重視性好以及繁殖快(世代間隔短)、產仔多、價格相對低廉等特點。因而被廣大科學工作者稱為“活的試劑”、“活的精密儀器”,可以滿足各種不同研究要求和生產需要,因而廣泛應用於醫學、獸醫學、藥學、營養學、農學、畜牧學、勞動保護、環境保護、計劃生育與優生、食品與飲料添加物、日用化妝品、化纖織物以及生命科學和國際科學等領域。特別是醫學、獸醫學和有關的生物學的理論研究以及生物藥品製造、化學藥物篩選、鑒定等實現現代化的重要的工具之一,有力地推動著國民經濟的發展。
加強對實驗動物科學技術的研究,還可為野生動物資源開闢新的利用途徑。中國野生動物資源極為豐富,根據1980年“中國動物學會脊椎動物學術會議”文獻記載,中國的畜類有420多種,佔全世界種類的11.1%(而中國的土地面積僅佔世界總數的7%)。單就靈長目(猴類)而言,中國就有18種之多,日本只有1種,英國和美國都沒有野生猴類。鳥類種類就更多,有1100餘種。這些野生動物都是培育實驗動物的寶貴資源,這個巨大的“遺傳資料庫”的開發和應用,不僅可以滿足中國科研、教學與生產的需要,還可大量出口換取外匯與進行動物交換,將為中國四化建設與人類健康作出更大的貢獻。
中國是一個10億多人口的國家,大小畜禽數以億計,對實驗動物的需用量特別大,據估計國家每年約需1,500~2,000萬頭/只(包括特殊實驗動物在內)。隨著科學技術與工農業生產的發展,對實驗動物質量的要求愈來愈高。因此,加強對實驗動物的科學研究,生產更多的、質量更好的實驗動物,既可加速對醫學、公共衛生學、獸醫學等生物科學重大理論的研究及生命現象的探討,促進科學技術的現代化,加速消滅150餘種人畜共患病與各種常見病的危害,增進人民健康,同時還可保證生物藥品製造與畜牧業的安全生產,促進國民經濟的發展。所以,這不僅有巨大的科學意義,而且有重要的現實意義與深遠的戰略意義。
實驗動物在科學技術領域的廣泛應用,對各國的國民經濟發展發揮了重要作用,已經受到世界各國的高度重視。被世界衛生組織(WHO)所承認,並協同國際上其它組織一起向世界各國提供實驗動物科學的培訓、技術資料及諮詢服務等。在許多經濟發達的國家中,實驗動物已經發展成為獨立的科學研究與生產部門。例如美、英、德、法及日本等都已建立了全國性的、現代化的實驗動物中心、研究中心及輔助用品規程化的生產公司。如英國目前的實驗動物中心,即Laboratory Animal Centre(LAC),其前身就是1947年以前的實驗動物局(Laoratory Animal Bureau,LAB);美國實驗動物協會(American Association of Laboratory Animals Science, AALAS),其前身就是1948年設立的動物管理者小組(Animal Care Panel,ACP)日本有實驗動物研究會。法國於1953年,荷蘭於1955年,西德於1956年相繼設立了中心機構。同時在1956年聯合國又創立了國際實驗動物委員會(ICLA)。在這些國家裡均實現了實驗動物生產社會化、標準化、商品化;完整的組織機構與完善的教育、科研、生產管理與應用體系,有力地推動著工農業的生產、醫療保健事業與科學技術的發展。
美國生物科學課題投資的百分之四十涉及實驗動物;百分之六十的生物學科研課題需要實驗動物。美國衛生署每年的經費是4億美元,用於培養1萬人和資助2萬個課題,這兩項工作中,有百分之五十的任務要利用實驗動物進行研究才得以完成。美國衛生署的腫瘤研究中心,每年的研究經費的2.2億元,而需要利用實驗動物進行研究的課題佔1.4億美元,即佔總經費的百分之六十三以上。生產實驗的動物專業公司就有30餘個,已擁有實驗小鼠品系250個,小型實驗豬15種,豚鼠品系30餘個,地鼠品系30餘個,大鼠品系60餘個,兔子14個品種,猴子50餘種以及狗、貓、禽等。美國1981年用了各種品系的小鼠共8000萬隻;大鼠7000萬隻,豚鼠60-70萬隻,家兔60-70萬隻,非人靈長類3.4萬隻。根據全美國有關科學家的人數來計算,每人每年的平均使用量不少於1000隻,美國現有高級實驗動物專家50多人,中級實驗動物科學專家6000多人。他們不但生產一般實驗動物而且大量生產特種動物如SPF、GF、GN等年產幾百萬頭/只,不僅滿足了各種研究的需要,而且還滿足了年產近萬種化學藥物檢定的需要。先後在心血管、內分泌、器官移植、腫瘤、老年病、免疫等研究方面取得了一系列的先進成果。
實驗動物科學在日本也得到了大力發展,自1951年就開始了實驗動物現代化運動,經過1953——1958年實驗動物科學工作的啟蒙時期,和以後的實驗動物科學工作現代化的普及時期,及實驗動物科學工業的現代化發展時期。現在日本在實驗動物的設施和技術方面在國際上是佔優勢的。近交系動物、無菌動物、悉生動物、無特殊病原體動物等均已社會化、商品化。小鼠每年使用數為1,200萬隻,其中SPF的達400萬隻,大鼠使用數為360萬隻,其中SPF的佔半數。
在這些經濟發達國家中,不僅有一系列的實驗動物科學組織機構,而且在實驗動物的研究、生產、應用、開發以及有關設施、建築、籠具、飼料、墊料、各種儀器,直到人員培訓、學位評審、考核晉陞等方面的工業都有明確的分工和規定。同時,還有由專家製品、國會批准頒布的有關實驗動物工作法規。這一套比較完整的科學管理體系,保證和促進了實驗動物科學這門學科的迅速發展。
美國實驗動物管理法規的第一版,是在1966后經國會批准的。隨著實驗動物的管理和應用知識不斷豐富,相繼修改過四次,其主要內容是:不得虐待動物,保證實驗動物的質量,對實驗動物生長發育所需的各種條件必須保證,並對實驗動物疾病的處理、周圍環境、工作人員的素質等都做了明確規定。達不到規定的要求者,不準飼養動物,所做的實驗不被承認。因此,在法規頒布后,幾乎全部實驗動物生產公司、研究單位、製藥廠、大學的有關實驗室都進行了改建、翻修,由農業部每兩個月檢查一次法規執行情況,對不符合要求的單位,有權作出制裁。如對不符合要求者每天罰款1000美元,如限期不改,即撤銷研究經費或勒令停業。法規對技術上的要求也很具體。如對化學藥品,食品添加劑以及某些化妝品等物的安全性試驗,必須通過使用兩種以上的動物實驗。一種是大動物,如猴或家犬,另一種是小動物如大鼠、小鼠等。新產品投入市場前,需要將使用動物的品系質量,試驗工作的操作過程經過二、三年所做的試驗結果,報請美國食品藥品管理委員會審查批准。這不僅在法規上保證了新產品的質量,也促進了本學科的不斷發展。
在這些經濟發達國家中還專門設有為了實驗動物科學的發展和動物質量提高的獨立研究機構。在許多綜合性大學、醫學院、獸醫學院、研究所和許多進行動物實驗研究的單位,都設有規模相當大、水平相當高、設施和環境條件現代化的實驗動物中心。在那裡進行著實驗動物和動物實驗的各方面的科學研究工作。他們根據研究的不同需要,按照遺傳工程原理,共培育著2607種實驗動物。其中,各類動物的近交系達772種(小鼠計540種);部分近交系132種(小鼠46種);隨機近交系79種(小鼠45種);重組近交系45種(小鼠18種);突變系506種(小鼠60種);遠交系372種(小鼠135種);同源系528種(小鼠390種);雜交F180種(小鼠60種);其它129種(小鼠93種)。
美國國立衛生研究院(NIH)內設有45個動物資源開發中心,其中有37個設在各大學醫院的比較醫學系、獸醫學院的實驗動物科學系以及專門研究所內。日本實驗動物中央研究所設有三個部、四個中心、一個所。其中三個部為實驗動物科學部、生物醫學科學部、研究開發部。在這三個部內設有10個研究室:育種研究室、生殖研究室、營養研究室、動物醫學研究室、環境影響研究室、飼養技術開發研究室、發生研究室、免疫研究室、內分泌研究室以及腫瘤研究室等。四個中心為:疾病檢查中心、學術情報中心、動物管理中心和靈長類實驗中心。一個所是臨床前醫學研究所。該所內設有五個部,即管理部,藥理部、病理毒理部、血液化學部和神經藥理部。
在美國有1300個有關實驗動物工作的生產與研究單位。日本專門生產實驗動物的公司有50多個。實驗動物工作已形成為一個專業化、規格化、商品化和社會化的科研和經濟體系。
美國NIH實驗動物資源中心和傑克遜實驗室,是世界上最大的遺傳保種和遺傳研究中心。僅NIH實驗動物資源中心就維持著250種近交系大小鼠,不同背景的無胸腺裸鼠有20多種,其中重組近交系的培育成功是哺乳類動物遺傳學中的一個重要進展,並已廣泛用於新的多態型基因位點和新的組織相溶性位點的鑒定和多態型位點的多效性以及其連鎖關係的研究。同時,也廣泛應用於感染性、自發性、誘發性等病變的研究及生物學、藥理學、形態學和行為學等方面的研究。
目前,各國都利用基因調控原理進行嵌合體和單親純合又倍體動物的研究。嵌合體動物也稱異型動物或四親動物,這種動物可用於細胞譜系、實驗胚胎學、發生遺傳學以及免疫學等研究領域。單親純合雙倍體動物育成技術又稱為雌核發育技術,是近幾年中發展起來的技術,這種新技術的試驗成功,可大大加快新品種的培育。使需要100年才能育成的實驗動物,只用一年的時間就可完成,並可在純合過程中,解決致死基因造成的胚胎期死亡問題。各國實驗動物研究的另一個動向是各種病理模型動物的培育。現已培育成功許多種遺傳突變型的免疫缺陷動物。日本專門成立了“難病”疾病模型研究組織。初步調查,有40多種“難病”,每種“難病”都設有專門的疾病模型研究小組。以小鼠為例,已發現的突變基因位點有893個,已育成與人類疾病類似的病理模型417種。美國三個獸醫學院(康奈爾、賓州、俄亥俄州)中,都在進行這方面研究。美國賓州大學獸醫學院,已篩選出加拿大紐芬蘭犬,能夠發生與人類先天性心臟病幾乎一樣的心臟病,並採用病理組織學,細胞遺傳學和分子生物學方法進行基因定位研究。為了清楚地知道基因突變的奧妙,他們正在探索直接測定DNA的技術。同時,這個大學的代謝研究室還採用生物化學方法篩選出具有先天性碳水化合物失調的貓,以及氨基酸代謝機能失調的家犬。它們與許多兒童的代謝性疾病相似。美國衛生署為此撥給他們專款作為研究經費。除此以外,他們正在為老年多發病培育具有多特性、多效性的動物模型。已培育成功的有:既無胸腺、又無脾臟的動物模型;既有高血壓和糖尿病又肥胖症的動物模型;無B細胞功能的動物模型;無K細胞功能的動物模型;無巨噬細胞功能的動物模型等。
(一)中國實驗動物科學發展簡況
中國實驗動物科學的發展比較緩慢。解放前只有少數的高等院校、醫藥部門進行一些實驗動物工作,主要是繁殖一定數量的各種實驗動物。
解放后,中國的實驗動物科學,在黨和政府的重視、關懷下,加上中國廣大醫學、獸醫學和實驗動物科學工作者的共同努力,我們在實驗動物的研究與生產方面作了大量工作,取得了不少成績,全國已形成了一支約500-600人的實驗動物專業隊伍,先後培育成功了象低癌系津白一號、高癌系津白二號和白血病試驗小鼠615這樣有價值的近交系小鼠,從國外引起並經過保種、繁殖與應用較多的有C3H、C57BL、DBA/2、BALB/c以及裸鼠等共20個品系;培育SPF雞、豬和裸鼠的微生物監測技術已達八種以上(81年的統計);在實驗動物的保種、育種、飼養、管理、繁殖、疾病防治、環境控制以及其它監測技術方面,也都取得了初步進展;在醫學、獸醫學以及其它有關生物科學的應用上,獲得了一些具有世界水平的成果,這些成果都為科研、工農業生產的發展創造了條件,為保障人民健康與國民經濟發展作了貢獻。
但由於中國長期受“左”的干擾,特別是“四人幫”的嚴重破壞與不少同志對實驗動物的重要性認識的不足,在實驗動物科學方面,全國還沒有一個現代化的研究中心,絕大多數都在設備差、技術力量薄弱、人員少、從屬於研究所(室)的情況下,小規模分散飼料,處於自育、自繁、自養、自用的自然發展情況下,不但數量少、質量差、品種和品系也不多。例如國際上現有近交系小鼠250個品系,突變系小鼠146個品系,而中國目前包括引進的在內,其有不同品系的近交系小鼠30餘個(81年統計材料),其中很多種尚未進行遺傳監測鑒定。突變系至今還是空白,與國際水平相比,還有較大差距。很多實驗動物都不合標準的等外品,造成有些科研項目無法進行,不少研究課題為了獲得較可靠的數據而不得不靠多次重複試驗,造成人力、物力、財力和時間的嚴重浪費,有的成果則准以在國際上進行交流,引起國際間的重視。有不少藥品、生物製品因缺乏符合國際標準的實驗動物進行檢定而無法投產和向國際市場推銷。有些生物藥品混入強毒(菌),缺乏合格的實驗動物進行檢定,如由於豬部瘟疫苗生產和檢定上沒有無特定病原體豬結果造成大面積豬瘟,一下死了16.5萬頭豬,使國家蒙受重大損失,國此國家賠款300多萬元,也給農民帶來了重大的損失。由於實驗動物不純造成的實驗結果不可靠,甚至得出錯誤的結論而帶來嚴重禍害的例子還時有發生。因此,實驗動物科學已成為當前中國科學研究、生物藥品的生產,人民的健康與工農業現代化中一個急待重視、研究、解決的問題。
1982年,國家科委在雲南西雙版納主持召開了全國第一屆實驗動物工作會議,各地區、各部門也相繼召開了本行業的實驗動物工作會議。1984年國務院批准建立了中國實驗動物科學技術開發中心,它在國家科學技術發展總方針的指導下,研究提出發展中國實驗動物科學技術的方針、政策、法規和規劃;協調管理實驗動物科學技術的開發研究和人才培訓;安排落實實驗動物科技有關條件的開發建設和經營業務;組織實施實驗動物科技領域的國際合作和學術交流;抓好實驗動物科學技術情報、學術活動以及提供科技諮詢等,這對促進中國實驗動物科技工作的發展起著重要的作用。1985年,國家科委在北京召開了全國第二次實驗動物科技工作會議,會議制定了發展規劃和實驗動物法規,有力地推動了中國實驗動物科學事業的發展。
從1982年到現在,中國已建立起四個國家級實驗動物中心,即:天津實驗動物研究中心、北京實驗動物研究中心、上海實驗動物研究中心和雲南靈長類實驗動物中心。屬於行業系統的實驗動物機構有:中國科學院生物科學研究部門的動物中心,中國醫藥衛生系統的動物中心,農牧漁業系統的實驗動物研究及化工系統的動物中心。在這些行業系統中具有一定規模的是衛生系統的醫學實驗動物中心,在衛生部的領導下,共有七個動物中心。如中國醫學科院實驗動物研究所是規模較大的科研、生產、教學兼備的實驗動物科研單位;衛生部生物製品藥品檢定所的實驗動物監測中心等。此外,還有七個實驗動物繁殖場。在地方單位中,各省(區)也相繼建立了省級動物中心,以滿足各省(區)有關部門實驗動物的需要。在許多高等院校、醫院、研究所中設有實驗動物部、科。所有這些,組成了實驗動物的多層次的網路系統。
十一屆三中全會以來,中國實驗動物科學的發展取得了其顯著的成績,由於各級組織和廣大生命科學工作者的重視,加強了領導,協調了各方面的關係,建立了相應的機構和專業單位,初步形成了一個多層次的實驗動物科學網路系統,並且初步形成了一定規模的實驗動物科技隊伍。
(二)實驗動物方面的進展情況
建立了實驗動物監控系統。北京、上海、哈爾濱等地已建立了較完整的監控系統,開展了對大鼠、小鼠、雞、狗等實驗動物的微生物學、遺傳學、營養、環境衛生、傳染病等監測。此外北京、上海、軍事單位也建立了對實驗動物質量的監控系統,對實驗動物所發生的遺傳污染和傳染病,可隨時發現,及時控制。
在實驗動物疾病防治方面,加強了檢疫工作和動物飼料、墊料、籠架具的衛生管理,加強了消毒和動物房等衛生條件的改善,有力地控制了實驗動物疾病的發性和流行。
近年來中國建立了實驗動物種子庫,受到國家和國際同行的重視。1984年,聯合國世界衛生組織、美國NIH實驗動物部、英國Oila繁殖中心、日本實驗動物中央研究所等相繼以不同方式向中國提供種鼠。目前,保存在中國醫學科學院實驗動物研究所的近交動物達40個不同品系,其中包括5個不同品系的裸鼠。
開展了悉生動物和悉生生物學的研究。中國已能用國產的塑料透明膜隔離器飼育成功了無菌兔和無菌豚鼠,並能培育生產無特定病原體雞和豬。
野生動物實驗動物化的研究也取得了可喜的進展。中國陸棲脊椎動物有2000多種,約佔世界種屬的10%,兩棲類196種,爬行類315種,鳥種1187種,哺乳種414種。其中有些種屬具有很高的開發價值。例如,很早就被引入歐美的拉薩狗,早已是為世界矚目的動物資料。中國在本世紀初就把一些野生動物成功的育為生命科學研究的模型動物,有的已被國內外科學家公認為實驗動物,已在國際上廣泛應用。如黑線倉鼠(Crictulus carabensis)、長爪沙鼠(Meriones unguiculatus)、樹鼩(Tupaia belangeris)、旱獺(Marmota)等。
中國已建立了實驗動物情報諮詢、圖書出版與信息網路系統。各地實驗動物中心,均建立了不同規模的情報組或情報研究室,負責有關實驗動物科學發展情報信息的搜集整理和儲存工作,並通過有關雜誌進行學術交流,向實驗動物科學工作者提供信息,中國現有的各大圖書館,均有不同數量的實驗動物存書。全國已有一些質量較好的實驗動物方面的專著出版發行。有關專門的實驗動物雜誌,包括內部通訊在內,至少有七、八種之多。中國已經開始通過電視、錄像、攝影、幻燈片等方式開展電化教育,普及實驗動物科學知識。
中國已加強了實驗動物的科學教育與專業訓練工作。隨著實驗動物科學的發展,人們逐漸認識到實驗動物和實驗動物科學在生命科學研究中的意義。目前已有許多科學工作者轉向實驗動物科學研究工作,有些專家、教授招收實驗動物的碩士研究生和博士研究生。國家也不斷向國外派出留學生,培養高級研究人員。在醫學院、農學院、畜牧學院里開設了實驗動物學課程,北京農業大學還專門辦了實驗動物專業班、系。有關研究所、動物中心還以各種不同方式,如通過進修、短期培訓等,培養中、初級專業人員。所有這些,使中國實驗動物科技人員的學術素質有了很大提高。
中國已相繼成立了實驗動物學術團體並積極與國際實驗動物界開展了學術交流。全國性的實驗動物學會已經成立。目前,中國各地區建立了省的實驗動物(協)會,它對團結廣大實驗動物學工作者,促進國內外學者交流,加強國內外的橫向聯繫,發展中國實驗動物科學起到了積極作用。1984年在上海,1986年在北京先後發起成立了區域性實驗動物管理委員會,它是由有關行政管理人員和科學工作者共同組成的實驗動物立法執行機構,對實驗物質量和動物實驗效果進行檢查、監督,在評議通過的有關單位發放實驗動物合格證,以保證實驗動物、飼料、墊料、儀器設備的質量,促進中國實驗動物標準化。
中國還積極地開展了實驗動物儀器設備和工程的研究工作。我們已能生產正負壓各種類型的無菌隔離器、真空高壓滅菌器和各種不誘鈉實驗動物籠具,一舉取代了原始的動物生產工具,它予示著在不久的將來,中國實驗動物生產和實驗將向現代化邁進。中國的動物飼養室將在調控系統中生產,使我們的實驗動物基本上達到國際統一的標準。在飼料、墊料方面,現已能生產大鼠、小鼠、兔、雞、豚鼠用顆粒飼料和狗用膨化飼料,並能夠自己設計建造SPF動物房,研製供各種疾病使用的診斷製品。
(三)動物實驗方面的進展情況
應用大、小鼠和兔子進行了生殖生理和計劃生育的研究。觀察了兔卵巢中卵子成熟和分裂胚胎形成的過程,子宮內膜細胞核雌激素受體的分佈。發現了微波照射睾丸能抑制睾丸的生殖作用。大鼠應用黃酮—RHA肽類能抑制蛻膜形成,並能終止妊娠。還進行了睾丸間質組織的研究,證明其可能存在著生殖細胞粒。此外,還就棉酚對小鼠抗生育、消旋15甲基前列腺素F2甲酯溶解黃體的作用進行了研究。
觀察狗的造血的細胞分佈(以胸椎最活躍,是中央向末稍遞減的分佈)及其功能,和放射對狗紅細胞微核出現的影響。
用實驗動物研究腫瘤,這一領域十分活躍,包括用各種致癌物誘發腫瘤形成模型,研究腫瘤形成的機理,探討抑瘤的作用及藥物治療的作用。
1979年以來建立了實驗動物腫瘤模型50多個,占解放以來36年形成腫瘤總數的45.5%。已形成肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、淋巴細胞及白細胞白血病、淋巴瘤、纖維瘤、腦瘤、睾丸瘤、大腸癌、食管癌等腫瘤。研究了雲芝多糖的抗癌作用;白地雷誘發前胃癌的機理;用裸鼠培養麻風桿菌,接種人類腫瘤,研究腫瘤的發生和藥物治療作用。
研究激素對神經介質的影響,可用大鼠研究乳品鐵、維生素D抑制肝內鎘吸收的作用。此外,對實驗動物的正常值、形成學和功能也進行了不少研究,如615小鼠的食管、前胃、胸腺和肺在發育過程中的動態變化,並發現貓腎表面靜脈的分佈具有品系的特徵等。
(四)中國實驗動物科學的展望
人才是發展實驗動物科學的首要條件,必須把人才培訓放在重要地位,加速人才培養,調動實驗動物工作人員的積極性,以滿足發展實驗動物工作的需要。
制定並執行有關實驗動物管理法規,保證實驗動物質量。實驗動物管理必須科學化,符合國際統一的標準和規定,從中國實際情況出發,參考國外的有關法則條例,從實驗動物質量標準、飼養設施和操作規程入手,提出一個既符合國際公認的標準,又切實可行的國家統一管理法規,建立監控機構,逐步執行。
堅持人、財、物同步發展,鼓勵實驗動物學工作者發揚艱苦奮鬥、深入鑽研的精神,也要為他們創造必要的條件,在經費上爭取國家每年撥專款重點支持,同時發揮部門、地方和單位各方面積極性,共同辦好事業。組織協調好實驗動物科技工作所需要的建築、用具、用料設備的試用、鑒定、標準通行和批量生產,使之系列標準化、商品化、社會化。
國家科委推動建立國家實驗動物研究所和中國實驗動物學會,創辦全國性實驗動物刊物。
在實驗動物標準化方面,制定並監督執行全國統一的管理法規和管理條例。在下列工作中按國際公認的標準工作:
實驗動物引種、保種、育種中心;實驗動物繁殖生產基地;實驗動物質量控制中心;實驗動物飼料、墊料生產基地;實驗動物科技裝備和用具生產基地;實驗動物科技管理技術和信息交流中心;實驗動物人才培訓中心。
中國已加入國際實驗動物科學委員會。爭取多派學者參加國際實驗動物科學年會。儘快裝備用於實驗動物科技情報的電子計算機網路的終端。擴大國際信息學術交流和人員的友好往來,爭取使中國生產的實驗動物、科學技術、儀器設備、實驗動物工程更廣泛地打入國際市場,以尋找自我發展的新途徑,為世界人民作出貢獻!
實驗動物科學 主要面向實驗動物及相關領域的科研、管理及技術人員。
所載欄目主要有研究報告、設施管理、綜述進展、技術方法以及3R專欄等欄目,曾及時宣傳報道北京市實驗動物管理的有關法規、條例,還先後編輯、出版《醫藥衛生實驗研究中最佳實驗動物模型的選擇總則》、《第六屆免疫缺陷動物實驗國際討論會》等11期專輯。
1998年加入《中國學術期刊(光碟版)》,1999年加入“中國期刊網”,隨後被“中國學術期刊全文光碟及資料庫來源期刊”、“中文科技資料目錄-醫藥衛生”、中國實驗動物信息網資料庫、“萬方數據-數字化期刊”、中國核心期刊(遴選)資料庫、中國生物學文獻資料庫和“中國生物學文摘”等多家資料庫收錄。2005年我刊被中國科學技術信息研究所的“中國科技期刊統計源(核心)期刊”收錄。
1.1 文稿要求 來稿應是與實驗動物相關類的創新性學術論文和科研成果簡報。文稿務必論點明確、文字精鍊、數據可靠、圖表清晰。論文格式按本刊要求撰寫(參考論文模板)。為保證論文質量,文稿中有照片或圖片請單獨上傳。參考文獻篇數原則上不得少於5篇,近5年的文獻量應佔50%以上,非正式出版物請勿引用。
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