在新冠肺炎全球大流行時，中國醫學院的科學家發表了首個新冠疫苗的動物實驗數據，結果樂觀。如今，動物實驗已成為醫學實驗中不可或缺的一部分，關係著人類健康甚至是動物的安全。那麼，動物實驗是如何進行的？管理體系又是怎樣的？
出品："格致論道講壇"公眾號（ID：SELFtalks）
以下內容為中國科學院神經科學研究所孫強演講實錄：
講到實驗動物，大家可能覺得有一點陌生，但是大家如果看到這張圖片，一定不會陌生。我們知道這些是小白鼠。我們現在已經把小白鼠作為科學實驗的隱喻，但是實際上實驗動物是一個學科，不僅包含小白鼠。
即便這張圖上的小白鼠，其實它們也是不同的，比如大家能在小白鼠的周圍看到它的名字，圖中最左邊的AKR小鼠就是一個高發白血病的小鼠模型，它是100多年前培育出來的。
我今天主要給大家分享一下為什麼要做動物實驗以及實驗動物的貢獻。我先講實驗動物的貢獻，然後再講我們為什麼要做動物實驗，以及我們怎樣做動物實驗。
實驗動物的貢獻
現代醫學每一項成就的取得都離不開動物實驗，這裡面包括我們大家都習以為常的麻醉、外科手術、器官移植、輸血、疫苗研發、抗生素和現代藥物（如胰島素）的研發。
圖中這個場景大家比較熟悉，北京交通比較擁擠，如果稍稍不小心可能會出車禍，出車禍去醫院就可能需要輸血。
1907年，喬治·克裡爾首次用狗進行輸血的嘗試，這時候還不能做到把血液在保證不能抗凝的情況下進行輸入或者是輸出，只是把狗的動脈和靜脈用一個管子連接起來。
想要解決輸血問題，還要保證血液在體外能夠抗凝，這樣才能使用。阿爾波特·哈斯汀在7年以後才開始進行抗凝的嘗試，他發現檸檬酸鈉可以抗凝。
但是血液中加入了檸檬酸鈉有可能導致中毒或滲透壓改變，所以檸檬酸鈉的安全劑量也要做實驗來確定，這是萊維松教授做的工作。這樣的實驗是在狗身上進行的，如果沒有狗這種實驗動物，是建立不起來這種救命的輸血技術的。
在20世紀初，由於沒有抗生素，也沒有疫苗進行防護，一些傳染性疾病，包括白喉、結核病在內的很多疾病都沒法治癒。
白喉的病原體是白喉桿菌，白喉桿菌產生白喉毒素，會導致感染者喉嚨腫脹，最後堵塞氣管，嚴重的感染者會被憋死。在沒有抗生素的情況下，當時採取什麼樣的救治手段呢？是比較暴力和殘忍的手段，用一根鋼管直接從患者的喉嚨裡戳進去，這樣可以保障空氣的暢通。
10歲以下兒童的致死率高達80％，現在大家不會有這種經歷了，因為白喉基本上已經被消滅了。
當時諾貝爾獎很有名，德國的微生物學家貝林，他獲得了首個諾貝爾生理學或醫學獎。他的工作就是研究白喉，他通過豚鼠這種實驗動物做實驗，發現豚鼠經過白喉毒素處理以後，也會出現跟人類似的症狀。
更關鍵的是，出現症狀以後，如果把給予白喉毒素的豚鼠的血清提取出來給其他的豚鼠接種，發現對其他的豚鼠會產生保護作用，這樣對白喉這種疾病就有了一定的預防和治療作用。
但是豚鼠太小了，它的血量不夠，如果要應用到人身上，該怎麼辦呢？後來把白喉毒素給馬接種，提取馬的血清，在沒有抗生素出現的時候，對白喉這種細菌疾病有一定的治療作用，但是實際上還解決不了問題。
與貝林在同一實驗室的另一個非常著名的科學家科赫也是諾貝爾獎得主，科赫法則就是他建立的。
他在做結核病研究的時候，想用結核的毒素做血清，但是失敗了，真正能夠抵抗細菌感染疾病的最有效的藥物是抗生素。
我們知道抗生素髮明於20世紀40年代，這時二戰正打得如火如荼，傷兵很多，傷兵的死亡原因主要是受傷後感染。
但是我們知道，早在1928年，弗萊明就發現了青黴菌可以分泌一些物質抵抗周圍的葡萄球菌的生長，但是當時他沒有認識到這個青黴菌（也就是後來的青黴素）的重要作用，他當時認為青黴菌就像洗手液一樣，只是用於衛生或者防控的一種洗劑。
是誰把青黴素真正用到臨床的呢？是佛落裡和錢恩。科赫、佛落裡和錢恩三人一起分享了諾貝爾獎。
佛落裡和錢恩做了一個實驗，他們把小鼠分成兩組，讓所有的小鼠都感染致命性的葡萄球菌，一組小鼠注射他們提純後的青黴素，另一組不注射，結果注射青黴素的那組小鼠全部活下來了，沒有注射青黴素的那組小鼠都死了。
青黴素這才真正可以應用於人，它最大的作用是極大減少了二戰時盟軍傷兵的死亡率，因為佛落裡和錢恩都是英國人。
過去的產後敗血症發病率非常高，是婦女在生產時死亡的主要原因。產後敗血症發病率從每10萬人裡有190人，下降到每10萬人裡只有6人。
這幾張圖大家看了可能感覺比較陌生，可能年齡大一點的人會回憶起來，下面這張圖是呼吸機，或者叫鐵肺。
下圖中的孩子們感染了一種病毒傳染性疾病。
我們經常看到這張圖，二戰的三巨頭——羅斯福、史達林和邱吉爾。
我們知道現在的國家領導人拍照一定是站著的，為什麼二戰的三巨頭要坐下來拍照片呢？因為腦脊髓灰質炎感染，羅斯福總統站不起來。
這個病在20世紀60年代以前，在西方國家被稱作「夏日幽靈」，為什麼叫「夏日幽靈」？因為你的孩子一旦出去玩，接觸到水，比如遊泳，晚上回來睡一覺，第二天就可能站不起來或者呼吸困難。
被腦脊髓灰質炎病毒感染以後，如果病毒阻斷了神經肌肉接頭，就會讓你的運動出現障礙；如果病毒阻斷了神經呼吸之間的肌肉接頭，你就不能呼吸，就要把你放到圖中這個籠子（鐵肺）裡，通過外部強力的力量壓住你的胸腔，幫助你呼吸。
大家可以想像這會有多麼痛苦。現在的小朋友沒有得這種病的了，因為大家都吃了抗腦脊髓灰質炎的糖丸。
為什麼說這個事例呢？因為抗脊髓灰質炎疫苗的研發也離不開實驗動物。做這個工作的有兩個很偉大的人，一個是索爾克，一個是薩賓。
索爾克最初用猴子來生長這個病毒，因為在實驗動物裡只有猴子以上的，跟人更接近的動物才可以長這個病毒。
用福馬林滅活這個病毒，很快在美國做了臨床實驗，由於當時的技術限制，有一些廠家生產的福馬林滅活病毒，也就是疫苗，沒有滅活好，導致一些接種的小朋友反而得了病，這給了薩賓機會。
薩賓採用的是另一種辦法，他反覆地把這個病毒給猴子接種，讓它產生抗體，這種是活疫苗，就是我們小時候都吃過的糖丸。索爾克和薩賓兩個人最後研發出的這些藥都沒有申請專利，讓全世界人受益。
這裡所有的實驗都離不開猴子。我國在糖丸研發出來以後，到蘇聯學習了這個技術。當年，顧方舟老師在昆明生物所建立了一個猴子基地，就是用於生產這個疫苗的。
為什麼要做動物實驗
我們做動物實驗，不只是對人類有利，其實對動物也有幫助。
我們知道，現在寵物很多，你們如果養寵物一定去過寵物醫院給寵物進行診療。其實寵物醫院所有的診療，包括藥品和診療設備都是基於動物實驗建立起來的。
不僅如此，畜牧獸醫行業也受益於動物實驗，比如說畜牧生產中炭疽桿菌對牛羊的威脅很大，炭疽的消滅也是基於動物實驗做出來的。
現在很少碰到這種傳染性疾病或者對細菌性疾病也有抵抗力，是不是人類就沒有這類健康威脅了呢？
其實不是。我們還面臨很多難以治癒的疾病，比如愛滋病、小頭症、伊波拉，我們還面臨著腫瘤、不孕不育以及神經系統方面的疾病，比如說孤獨症、抑鬱症、阿爾茨海默症候群（習慣稱老年痴呆）。
中間這張圖就是老年痴呆患者最嚴重的時候，對著鏡子，不知道自己是誰。如果我們的壽命足夠長，可能我們最後都面臨著這樣的結局。右邊那張圖是拳王阿里，他很早就得了帕金森氏症候群。
其實不僅是人類面臨這樣的健康威脅，動物也同樣面臨健康威脅。左邊這張圖是霍金，我們都知道他是著名的物理學家，不僅因為他寫了《時間簡史》，他還身殘志堅，他得了脊椎側索硬化症，站不起來，甚至最後連話都說不了。
這種病在狗身上也會得。
我剛才提到了伊波拉，我們知道伊波拉病毒感染人類的死亡率是50％，但是對大猩猩有95％的死亡率，對黑猩猩有77％的死亡率，針對這些病毒，科學工作者有責任和義務攻克它，這就需要做動物實驗。
最近大家可能非常關注豬肉的價格，因為豬肉漲價很厲害，為什麼呢？因為很多豬患上了非洲豬瘟，非洲豬瘟目前還沒有治癒的辦法。
動物實驗管理體系
大家可能會問，既然要做動物實驗，是不是隨便什麼動物都可以做實驗呢？不是的，我們國家有嚴格的動物實驗管理體系，全球都是一樣的。
我們頒布了實驗動物管理條例，實驗動物質量管理辦法，實驗動物許可證制度，國家對於實驗動物的使用和管理是有法規和許可制度的。
不僅如此，使用單位還要有動物管理委員會，主要是管理實驗動物，比如是如何對它進行飼養和養護的，提供什麼樣的條件滿足它的福利和倫理。除此之外，還有動物倫理委員會，主要是審查使用單位開展動物實驗符不符合倫理，是不是隨便開展動物實驗。
我覺得我們目前最缺的，是對實驗動物的科學知識普及，這也是我今天來到這裡的主要原因。
對於實驗動物，我國積極參與國際標準化的認證，比如實驗動物的國際認證，現在大家比較統一的是AAALAC，我國也在開展CNAS的認證。
AAALAC是美國制定的標準，被全球所公認，在美國佔的比例最多，有70％多。中國做得怎麼樣呢？如果把中國大陸和臺灣地區加起來已經有96家，這是2017年的數據，相信到了今年會超過這個數字。
我們跟美國相比還有差距，但是我們可以跟歐盟對比一下，歐盟在2017年底大概有105家，也就是說，按照國際標準化的設施，我們實驗的設施和機構已經接近歐盟的水平了，所以我們對實驗動物的倫理和福利的保護工作做得並不差。而且我們也在積極地開展自己的認證體系——CNAS認證，這個認證設立了並不低於AAALAC的標準。
什麼是動物福利呢？就是給動物提供儘量符合它自然習性的生存和生長的環境。
這張圖是國內非靈長類動物的養殖設施，這個設施我去過幾次，我認為它是全球最好的設施，因為這裡不僅給猴子提供陽光的猴房，良好的飼養環境，而且這個設施可以做到沒有蚊子、蟑螂和老鼠。
這張圖是獸醫跟猴子在做互動，實驗動物最終是為人類和動物服務的，所以如果它跟人類的關係比較近，我們要拿它到實驗室做實驗時，它就不會對人類產生恐懼心理，這是很重要的。大家可以看到，當飼養員來的時候，這些動物都會湊過來，我去設施裡，這些猴子也會湊過來跟我互動。
上圖就是醫科院昆明動物所，我們國家生產腦脊髓灰質炎糖丸的地方，這裡的設施也非常好。
隨著替代技術的發展，現在已經不再用猴子的腎臟細胞去生產腦脊髓灰質炎病毒了，所以很多猴子已經不用做實驗了，醫科院昆明動物所就讓這些猴子退休了，給它們建了很好的退休設施，類似於一個猴山，有很多猴子在這個山上生活。
實驗動物倫理也有國際通行的3R原則，就是Replace、Reduce、Refine，即替代、減少、優化。
你要儘量用細胞培養或計算機模擬這樣的實驗去替代動物，或者用低等的實驗動物替代跟人類更接近的高等的實驗動物，減少是在滿足科研條件和科研目標的基礎上，儘量少用實驗動物。優化就是給實驗動物提供最好的環境。
我下面用幾個例子來說明一下我們如何做到3R。
腦脊髓灰質炎病毒最初的生產就是用猴子，讓猴子去感染這個病毒，猴子的腎臟細胞會富集這個病毒，然後把猴子安樂死，把它的腎臟拿出來，或者用福馬林滅活，或者直接純化這個病毒疫苗，純化以後，這個批次的疫苗還要用其他的猴子做安全性評價。
隨著生物學技術的發展，目前可以在體外培養的細胞上實現這個病毒的生產和生長，生產這個病毒的時候就不需要用猴子了，所以像昆明生物所裡的很多猴子就可以退休了。
但是安全性評價目前還要用少量的猴子，對這個病毒的研究工作還在進行。我們為什麼只能用猴子去做實驗，不能用小鼠替代呢？因為小鼠沒有這個病毒受體，它不能感染這個病毒。
但是，20世紀80年代，動物的轉基因技術，尤其小鼠的轉基因技術出現以後，我們就可以實現把病毒的受體轉到小鼠的體內，這樣就可以用小鼠替代猴子了。
1994年就有人做了這個工作，把這個病毒的受體轉到C57BL/6小鼠體內，這樣就可以在小鼠身上生長這個病毒，然後用小鼠替代猴子。
這兩個例子講了減少和替代，再結合我自己開展實驗的例子講一下優化。
因為我是做輔助生殖的，以輔助生殖為主來做模型猴或者是克隆猴，我們的猴子養在圖片顯示的一個陽光猴房裡，這個猴房大概有二十幾平方米，為了滿足猴子群居的特性，每個房間裡養12～15隻猴子。
但是，我做輔助生殖有一個要求，我要對猴子進行超速排卵處理。猴子跟人類是一樣的，是有月經周期的實驗動物，它的月經周期也是28天，這個周期分為卵泡生長期、排卵期和黃體期。
大家可能了解一點試管嬰兒製作的流程，如果要想超速排卵，拿到更多的卵細胞，必須在卵泡生長期去給它激素刺激，在接近排卵期的時候取卵。
如果我要判定猴子的卵泡生長期，就必須知道猴子的月經，如果把猴子放到圖中這樣的設施裡看月經就非常容易，因為它有拉杆，我們的獸醫把它拉出來，很容易看到猴子有沒有流血，就知道有沒有來月經。
雖然這個籠子符合國家的標準，但是我們做這個實驗，對動物的生長條件不夠優化，我要把它養到上面圖示的大籠子裡，這樣我們看猴子的月經就會比較困難，那該怎麼進行優化呢？
就是讓猴子跟我們做朋友，獸醫跟猴子做朋友以後，猴子就會完全配合他做這件事情。
我們知道猴子養到一起，有時候關係不友好，也會互相攻擊，甚至出現嚴重的咬傷，也會得一些傳染性疾病，比如感冒，甚至急性胃腸炎，這就需要將它送醫處置。
當你跟猴子做了朋友，這隻猴子生病了，我們要給它注射一些藥物，就不用暴力捕捉它，也不用給它打麻醉，因為它已經是你的好朋友，它知道你要做這件事情，很容易就配合你幫它處置，這就是優化。優化也是基於科學的，基於對實驗動物友好去做的。
但是有些人不主張動物的福利，卻主張動物的權利。這個權利的概念就比較模糊了，首先要知道什麼是權利。我們舉一個例子，這張圖大家看了可能覺得奇怪，但是這是我在網上下載的，而且這樣的圖不少。
實際上，我們能讓狗去開車嗎？我們的狗有開車的權利嗎？顯然沒有，因為一旦發生交通事故可能就會很慘重，它也負不起這個責任，它不能對這個行為能力負責。
所以從這一點上我們可以理解，權利不能隨便給。在沒有相應行為責任能力的前提下，是無法主張權利的。動物權利是什麼呢？
我們再看另一張圖，看《動物世界》時，我們是主張獵豹的生存權，還是主張瞪羚的生存權，顯然是沒法主張權利的，所以主張動物的權利就是偽概念。
我們提倡的是恪守實驗動物的福利準則，我們給實驗動物提供最好的福利和倫理標準，提升實驗動物的福利。做實驗的時候，我們遵守人性化的原則，但是不主張實驗動物權利，因為從這兩個簡單的例子，我們就可以知道，動物權利是沒法主張的，它跟責任和義務是掛鈎的。
經過前面的這些陳述，我們可以說，為了人類的健康，同時也為了動物的生存與健康，實驗動物在過去為我們做了很多貢獻，我舉了幾個例子，白喉、腦脊髓灰質炎病毒、抗生素、輸血。
在當下，甚至未來很長一段時間內，我們都離不開動物實驗。
動物實驗是不可或缺的，因為我們還有那麼多問題沒有解決，還有那麼多動物需要去保護，那麼多動物面臨著健康的威脅，甚至面臨滅種的威脅，需要人類，尤其是研究生物學和醫學的科學工作者有這樣的責任，甚至有這樣的權利去做這樣的實驗。
但是我們在做實驗的時候，要恪守實驗動物的福利準則，給實驗動物提供最好的福利。
如果科學登不上舞臺，謠言將大行其道，這一點在轉基因農作物上是體現最為明顯的，我不想過多拓展。
最後，感謝大家的聆聽，同時也要感謝為人類和動物健康事業做貢獻的實驗動物們！
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