國際實驗動物資源發(fā)展現(xiàn)狀

美國是生命科學(xué)技術(shù)發(fā)達的國家，實驗動物資源在其中發(fā)揮了重要的支撐作用。近50年來，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）通過其下屬的美國國家研究資源中心（NCRR）對實驗動物資源、設(shè)施等進行了大規(guī)模的建設(shè)，形成了齊全的從昆蟲、水生生物、嚙齒類到非人靈長類等實驗動物資源體系。在美國有1300個有關(guān)實驗動物工作的生產(chǎn)與研究單位。實驗動物工作已形成為一個專業(yè)化、規(guī)格化、商品化和社會化的科研和經(jīng)濟體系。

NCRR是NIH下屬的一個非營利機構(gòu)，以項目資助的方式管理美國研究資源。美國NIH和其名下的比較醫(yī)學(xué)部或?qū)嶒瀯游镏行亩鄾]有隸屬關(guān)系，只是要從NIH獲取資助就要服從NIH的管理。NCRR有個比較醫(yī)學(xué)部（DCM），負責資助個人或研究機構(gòu)以促進這些資源單位為生物醫(yī)學(xué)研究提供高質(zhì)量、無疾病的健康動物或特殊動物。NCRR經(jīng)過50年的發(fā)展，資助開發(fā)了200種26000個品系的實驗動物資源，包括：嚙齒類動物、非人靈長類動物、脊椎動物、魚類動物、生物材料及相關(guān)生物信息等。2011年，由于美國經(jīng)濟不景氣，NCRR光榮地完成歷史使命，被國家轉(zhuǎn)化科學(xué)促進中心（NCATS）替代。

相對于歐洲而言，美國實驗動物使用情況并不透明。有人估計美國每年實驗動物使用量在2000萬只以上。美國《動物福利法》和《實驗動物福利法》要求美國農(nóng)業(yè)部定期檢查實驗用貓、狗和非人類靈長類動物的使用情況（不包括嚙齒類動物、魚類和鳥類）。美國動物福利組織（PETA）在2014年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)NIH資助的25個主要機構(gòu)，實驗動物用量在過去15年間增加了73%，這主要是小鼠、大鼠的使用量。

(1)嚙齒類實驗動物資源

嚙齒類實驗動物包括小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠、倉鼠等，是常用的實驗動物，占總數(shù)的90%以上。嚙齒類實驗動物在生命科學(xué)和醫(yī)藥研究中發(fā)揮核心作用，可以轉(zhuǎn)化為人類疾病的治療方法。特別是小鼠，與人類遺傳基因上許多共同之處，常用于開發(fā)、生理、行為、疾病和基因工程技術(shù)等方面研究?；趪X類動物模型，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多重要的生物醫(yī)學(xué)成果，推動了人類健康發(fā)展。下表列舉了美國嚙齒類實驗動物資源中心（表1）。

(2)非人靈長類實驗動物資源

非人靈長類動物是生物醫(yī)學(xué)研究中常用實驗動物。美國NIH 資助開發(fā)非人靈長類動物（NHP）人類疾病模型，提供基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識，并促進NHP在生物醫(yī)學(xué)研究各個領(lǐng)域應(yīng)用以及提高動物福利等。美國有8個非人靈長類實驗動物中心，還有若干實驗基地（表2），其NHP資源。

(3)其他脊椎和無脊椎動物資源

包括酵母、果蠅、線蟲、四膜蟲、海兔、豬、蟾蜍等資源（表3），以及使用這些動物開發(fā)的動物模型、基因工程動物、干細胞、細胞系或遺傳資源、計算機建模等。

(4)水生實驗動物資源

包括斑馬魚、其他魚類、海洋鼻涕蟲等水生動物、疾病模型和相關(guān)生物材料。水生實驗動物生殖周期短，卵透明，常用于發(fā)育生物學(xué)、行為學(xué)、人類疾病和功能基因組學(xué)研究。俄勒岡州大學(xué)斑馬魚國際資源中心擁有斑馬魚13161個品系。德克薩斯州大學(xué)的劍尾魚遺傳資源中心擁有劍尾魚23種，65個品系。

(5)其他資源

美國其他生物材料資源中心，包括基因分析資源、信息資源、獸醫(yī)資源與試劑、生物材料資源等。德州農(nóng)工大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院健康科學(xué)中心再生醫(yī)學(xué)研究所擁有數(shù)千種成人間充質(zhì)干細胞資源。美國疾病研究交換所（NDRI）擁有人體組織和器官資源，每年提供4000多份樣本給癌癥、傳染病、心臟病、毒理和等研究機構(gòu)。德州農(nóng)工大學(xué)Kingsville 自然毒素研究中心構(gòu)建了毒蛇資源中心，擁有29種450多條毒蛇，提供蛇的毒液、腺體、皮膚、血液和器官用于毒物研究。

美國的實驗動物資源在美國國內(nèi)實現(xiàn)了很高程度的共享，同時也輻射到了歐洲。實驗動物資源研究一直是發(fā)達國家的關(guān)注的重點之一，不僅有研制、培育途徑，還有購買、引進或掠奪等多種途徑；不僅作為實驗動物資源，也作為物種資源加以保存、培育和利用；對生命科學(xué)、醫(yī)藥等起到了極大的支持作用。而歐洲采用多國合作、集中研制的形式，也在基因工程動物資源方面占領(lǐng)了一席之地。以英國劍橋大學(xué)Sanger研究所牽頭，德國和美國參與，總投入2億英鎊左右，建立了新一代的基因工程修飾小鼠胚胎干細胞資源庫。采用集中大規(guī)模研制模式，目前劍橋大學(xué)Sanger研究所已經(jīng)有近20000種新一代基因敲除小鼠胚胎干細胞庫。其大規(guī)模、高效率的研究模式，具中國效仿價值。

國外實驗動物質(zhì)量控制級別越來越高，規(guī)模化生產(chǎn)便于實現(xiàn)實驗動物的質(zhì)量控制。近交系、SPF級、基因工程動物等數(shù)量逐漸增加，普通動物越來越少。由于實驗動物生產(chǎn)和供應(yīng)方面產(chǎn)業(yè)化程度較高，為了保證實驗動物的質(zhì)量，在競爭激烈的市場上處于有利位置，各個企業(yè)都制訂有自己的企業(yè)標準。比如大的實驗大鼠、小鼠商品化生產(chǎn)、銷售公司——Charles River制定的標準在全球?qū)嶒瀯游镱I(lǐng)域內(nèi)得到基本認同，具有一定的代表性。以英國劍橋大學(xué)桑格研究所牽頭，德國和美國參與，總投入兩億英鎊左右，建立了新一代的基因工程修飾小鼠胚胎干細胞資源庫，在未來幾年內(nèi)將完成兩萬以上基因敲除。

其中，英國是目前世界上實驗動物統(tǒng)計數(shù)據(jù)最準確的國家之一。1940年只有約100萬只動物用于科學(xué)研究，但1960年的數(shù)量增加到350萬只，1971年達到560萬只，幾年后仍然保持在550萬只左右。自1980年以來，這一數(shù)字顯著下降，2001年降至262萬，不到1970年使用量的一半。近年來，英國的實驗動物數(shù)量有所增加，在2012年增加到411萬，比2001年增加了57%。越來越多的實驗動物用量帶給時任英國首相大衛(wèi)卡梅倫聯(lián)合政府很大的壓力（2010-2016）。

根據(jù)用于科學(xué)研究的動物物種紀錄，超過70%的實驗動物是嚙齒動物。2000年，英國五大廣泛使用的實驗動物是小鼠、大鼠、魚類、鳥類和豚鼠，分別占總數(shù)的59.2%、19.7%、9.0%、4.6%和2.6%。2001年，嚙齒動物占英國研究動物的82%；魚、兩棲動物、爬行動物和鳥類占14%；小型哺乳動物（嚙齒動物除外）占2.3%；大型哺乳動物占1.3%；狗貓占0.4%；和非人類靈長類動物占0.1%。2014年，常用的動物是小鼠、魚類、大鼠、鳥類、其他動物和受特別保護的動物，分別占總數(shù)的60%、14%、12%、7%、6%和1%。

由2016年英國使用實驗動物物種統(tǒng)計數(shù)據(jù)（Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain，2016）顯示，英國共使用了393.6萬只實驗動物（表1.3-1）。其中，使用最多的為小鼠約72.8%（286.6萬只），其次為魚類約13.6%（53.5萬只），之后依序為大鼠約6.3%（24.9萬只）、鳥類約3.8%（15.1萬只）、其它約3%（13.3萬只），另外受特別保護的物種（specially protected species）的使用，主要是馬（8900個計劃）、狗（4，900個計劃）、非人類靈長類動物（3600個計劃）和貓（190個計劃）。比較2016年和2015年的物種，在使用數(shù)量上有顯著變化，除了豚鼠（guinea pigs）增加20%（4400只）至26000只（與2014年數(shù)量相當），家禽增加9%（12000只）至138000只，兔子增加9%（1300只）至15000只，綿羊增加3%（1300只）至48000只外；其它動物如大鼠，則減少7%（19000只）至239000只，與2014年的數(shù)字相當，小鼠則減少4%（49000只）至122萬只；在魚類總體減少2%（7000只）至287000只，其中斑馬魚使用的數(shù)量增加了28%（42000只），“其他魚類”的使用則減少了34%（49000只）。

值得注意的是，從2007年至2016年在英國前三大使用的實驗動物（小鼠、大鼠及魚類）使用數(shù)量變化，顯示英國在3Rs觀念的倡導(dǎo)下，此三種實驗動物使用數(shù)量確實有逐年減少的趨勢（圖 1）

圖1 2007年至2016年英國使用小鼠、大鼠和魚類作為實驗動物數(shù)量的變化

資料來源：Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain，2016

另外，分析實驗動物在進行實驗時其遺傳的狀態(tài)為基因改變動物（genetically altered animals）或非基因改變動物（not genetically altered animals）的比例，顯示2016年在英國約有729000個實驗動物涉及改變基因，此數(shù)量比2015年增加1%（9600只），持續(xù)過去9年的增長趨勢。且較2007年以來使用改變基因動物進行試驗研究的數(shù)目增加了36%（194,000只）。相反的，沒有涉及遺傳改變的動物的數(shù)量自2015年至2016年期間下降了5%至129萬只，繼續(xù)呈下降趨勢，若從2008年高峰的165萬只計算則大約減少21.8%（圖2）。

圖 2  2007年至2016年，英國實驗動物在進行實驗時，其遺傳的狀態(tài)（基因改變過或未經(jīng)過基因改變）

資料來源：Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain，2016