在新冠肺炎全球大流行时，中国医学院的科学家发表了首个新冠疫苗的动物实验数据，结果乐观。如今，动物实验已成为医学实验中不可或缺的一部分，关系着人类健康甚至是动物的安全。那么，动物实验是如何进行的？管理体系又是怎样的？
出品："格致论道讲坛"公众号（ID：SELFtalks）
以下内容为中国科学院神经科学研究所孙强演讲实录：
讲到实验动物，大家可能觉得有一点陌生，但是大家如果看到这张图片，一定不会陌生。我们知道这些是小白鼠。我们现在已经把小白鼠作为科学实验的隐喻，但是实际上实验动物是一个学科，不仅包含小白鼠。
即便这张图上的小白鼠，其实它们也是不同的，比如大家能在小白鼠的周围看到它的名字，图中最左边的AKR小鼠就是一个高发白血病的小鼠模型，它是100多年前培育出来的。
我今天主要给大家分享一下为什么要做动物实验以及实验动物的贡献。我先讲实验动物的贡献，然后再讲我们为什么要做动物实验，以及我们怎样做动物实验。
实验动物的贡献
现代医学每一项成就的取得都离不开动物实验，这里面包括我们大家都习以为常的麻醉、外科手术、器官移植、输血、疫苗研发、抗生素和现代药物（如胰岛素）的研发。
图中这个场景大家比较熟悉，北京交通比较拥挤，如果稍稍不小心可能会出车祸，出车祸去医院就可能需要输血。
1907年，乔治·克里尔首次用狗进行输血的尝试，这时候还不能做到把血液在保证不能抗凝的情况下进行输入或者是输出，只是把狗的动脉和静脉用一个管子连接起来。
想要解决输血问题，还要保证血液在体外能够抗凝，这样才能使用。阿尔波特·哈斯汀在7年以后才开始进行抗凝的尝试，他发现柠檬酸钠可以抗凝。
但是血液中加入了柠檬酸钠有可能导致中毒或渗透压改变，所以柠檬酸钠的安全剂量也要做实验来确定，这是莱维松教授做的工作。这样的实验是在狗身上进行的，如果没有狗这种实验动物，是建立不起来这种救命的输血技术的。
在20世纪初，由于没有抗生素，也没有疫苗进行防护，一些传染性疾病，包括白喉、结核病在内的很多疾病都没法治愈。
白喉的病原体是白喉杆菌，白喉杆菌产生白喉毒素，会导致感染者喉咙肿胀，最后堵塞气管，严重的感染者会被憋死。在没有抗生素的情况下，当时采取什么样的救治手段呢？是比较暴力和残忍的手段，用一根钢管直接从患者的喉咙里戳进去，这样可以保障空气的畅通。
10岁以下儿童的致死率高达80％，现在大家不会有这种经历了，因为白喉基本上已经被消灭了。
当时诺贝尔奖很有名，德国的微生物学家贝林，他获得了首个诺贝尔生理学或医学奖。他的工作就是研究白喉， 他通过豚鼠这种实验动物做实验，发现豚鼠经过白喉毒素处理以后，也会出现跟人类似的症状。
更关键的是，出现症状以后，如果把给予白喉毒素的豚鼠的血清提取出来给其他的豚鼠接种，发现对其他的豚鼠会产生保护作用，这样对白喉这种疾病就有了一定的预防和治疗作用。
但是豚鼠太小了，它的血量不够，如果要应用到人身上，该怎么办呢？后来把白喉毒素给马接种，提取马的血清，在没有抗生素出现的时候，对白喉这种细菌疾病有一定的治疗作用，但是实际上还解决不了问题。
与贝林在同一实验室的另一个非常著名的科学家科赫也是诺贝尔奖得主，科赫法则就是他建立的。
他在做结核病研究的时候，想用结核的毒素做血清，但是失败了，真正能够抵抗细菌感染疾病的最有效的药物是抗生素。
我们知道抗生素发明于20世纪40年代，这时二战正打得如火如荼，伤兵很多，伤兵的死亡原因主要是受伤后感染。
但是我们知道，早在1928年，弗莱明就发现了青霉菌可以分泌一些物质抵抗周围的葡萄球菌的生长，但是当时他没有认识到这个青霉菌（也就是后来的青霉素）的重要作用，他当时认为青霉菌就像洗手液一样，只是用于卫生或者防控的一种洗剂。
是谁把青霉素真正用到临床的呢？是佛落里和钱恩。科赫、佛落里和钱恩三人一起分享了诺贝尔奖。
佛落里和钱恩做了一个实验，他们把小鼠分成两组，让所有的小鼠都感染致命性的葡萄球菌，一组小鼠注射他们提纯后的青霉素，另一组不注射，结果注射青霉素的那组小鼠全部活下来了，没有注射青霉素的那组小鼠都死了。
青霉素这才真正可以应用于人，它最大的作用是极大减少了二战时盟军伤兵的死亡率，因为佛落里和钱恩都是英国人。
过去的产后败血症发病率非常高，是妇女在生产时死亡的主要原因。产后败血症发病率从每10万人里有190人，下降到每10万人里只有6人。
这几张图大家看了可能感觉比较陌生，可能年龄大一点的人会回忆起来，下面这张图是呼吸机，或者叫铁肺。
下图中的孩子们感染了一种病毒传染性疾病。
我们经常看到这张图，二战的三巨头——罗斯福、斯大林和丘吉尔。
我们知道现在的国家领导人拍照一定是站着的，为什么二战的三巨头要坐下来拍照片呢？因为脑脊髓灰质炎感染，罗斯福总统站不起来。
这个病在20世纪60年代以前，在西方国家被称作“夏日幽灵”，为什么叫“夏日幽灵”？ 因为你的孩子一旦出去玩，接触到水，比如游泳，晚上回来睡一觉，第二天就可能站不起来或者呼吸困难。
被脑脊髓灰质炎病毒感染以后，如果病毒阻断了神经肌肉接头，就会让你的运动出现障碍；如果病毒阻断了神经呼吸之间的肌肉接头，你就不能呼吸，就要把你放到图中这个笼子（铁肺）里，通过外部强力的力量压住你的胸腔，帮助你呼吸。
大家可以想象这会有多么痛苦。现在的小朋友没有得这种病的了，因为大家都吃了抗脑脊髓灰质炎的糖丸。
为什么说这个事例呢？因为抗脊髓灰质炎疫苗的研发也离不开实验动物。做这个工作的有两个很伟大的人，一个是索尔克，一个是萨宾。
索尔克最初用猴子来生长这个病毒，因为在实验动物里只有猴子以上的，跟人更接近的动物才可以长这个病毒。
用福尔马林灭活这个病毒，很快在美国做了临床实验，由于当时的技术限制，有一些厂家生产的福尔马林灭活病毒，也就是疫苗，没有灭活好，导致一些接种的小朋友反而得了病，这给了萨宾机会。
萨宾采用的是另一种办法，他反复地把这个病毒给猴子接种，让它产生抗体，这种是活疫苗，就是我们小时候都吃过的糖丸。索尔克和萨宾两个人最后研发出的这些药都没有申请专利，让全世界人受益。
这里所有的实验都离不开猴子。我国在糖丸研发出来以后，到苏联学习了这个技术。当年，顾方舟老师在昆明生物所建立了一个猴子基地，就是用于生产这个疫苗的。
为什么要做动物实验
我们做动物实验，不只是对人类有利，其实对动物也有帮助。
我们知道，现在宠物很多，你们如果养宠物一定去过宠物医院给宠物进行诊疗。其实宠物医院所有的诊疗，包括药品和诊疗设备都是基于动物实验建立起来的。
不仅如此，畜牧兽医行业也受益于动物实验，比如说畜牧生产中炭疽杆菌对牛羊的威胁很大，炭疽的消灭也是基于动物实验做出来的。
现在很少碰到这种传染性疾病或者对细菌性疾病也有抵抗力，是不是人类就没有这类健康威胁了呢？
其实不是。我们还面临很多难以治愈的疾病，比如艾滋病、小头症、埃博拉，我们还面临着肿瘤、不孕不育以及神经系统方面的疾病，比如说孤独症、抑郁症、阿尔茨海默综合征（习惯称老年痴呆）。
中间这张图就是老年痴呆患者最严重的时候，对着镜子，不知道自己是谁。如果我们的寿命足够长，可能我们最后都面临着这样的结局。右边那张图是拳王阿里，他很早就得了帕金森氏综合征。
其实不仅是人类面临这样的健康威胁，动物也同样面临健康威胁。左边这张图是霍金，我们都知道他是著名的物理学家，不仅因为他写了《时间简史》，他还身残志坚，他得了脊椎侧索硬化症，站不起来，甚至最后连话都说不了。
这种病在狗身上也会得。
我刚才提到了埃博拉，我们知道埃博拉病毒感染人类的死亡率是50％，但是对大猩猩有95％的死亡率，对黑猩猩有77％的死亡率，针对这些病毒，科学工作者有责任和义务攻克它，这就需要做动物实验。
最近大家可能非常关注猪肉的价格，因为猪肉涨价很厉害，为什么呢？因为很多猪患上了非洲猪瘟，非洲猪瘟目前还没有治愈的办法。
动物实验管理体系
大家可能会问，既然要做动物实验，是不是随便什么动物都可以做实验呢？不是的，我们国家有严格的动物实验管理体系，全球都是一样的。
我们颁布了实验动物管理条例，实验动物质量管理办法，实验动物许可证制度，国家对于实验动物的使用和管理是有法规和许可制度的。
不仅如此，使用单位还要有动物管理委员会，主要是管理实验动物，比如是如何对它进行饲养和养护的，提供什么样的条件满足它的福利和伦理。除此之外，还有动物伦理委员会，主要是审查使用单位开展动物实验符不符合伦理，是不是随便开展动物实验。
我觉得我们目前最缺的，是对实验动物的科学知识普及，这也是我今天来到这里的主要原因。
对于实验动物，我国积极参与国际标准化的认证，比如实验动物的国际认证，现在大家比较统一的是AAALAC，我国也在开展CNAS的认证。
AAALAC是美国制定的标准，被全球所公认，在美国占的比例最多，有70％多。中国做得怎么样呢？如果把中国大陆和台湾地区加起来已经有96家，这是2017年的数据，相信到了今年会超过这个数字。
我们跟美国相比还有差距，但是我们可以跟欧盟对比一下，欧盟在2017年底大概有105家，也就是说，按照国际标准化的设施，我们实验的设施和机构已经接近欧盟的水平了，所以我们对实验动物的伦理和福利的保护工作做得并不差。而且我们也在积极地开展自己的认证体系——CNAS认证，这个认证设立了并不低于AAALAC的标准。
什么是动物福利呢？就是给动物提供尽量符合它自然习性的生存和生长的环境。
这张图是国内非灵长类动物的养殖设施，这个设施我去过几次，我认为它是全球最好的设施，因为这里不仅给猴子提供阳光的猴房，良好的饲养环境，而且这个设施可以做到没有蚊子、蟑螂和老鼠。
这张图是兽医跟猴子在做互动，实验动物最终是为人类和动物服务的，所以如果它跟人类的关系比较近，我们要拿它到实验室做实验时，它就不会对人类产生恐惧心理，这是很重要的。大家可以看到，当饲养员来的时候，这些动物都会凑过来，我去设施里，这些猴子也会凑过来跟我互动。
上图就是医科院昆明动物所，我们国家生产脑脊髓灰质炎糖丸的地方，这里的设施也非常好。
随着替代技术的发展，现在已经不再用猴子的肾脏细胞去生产脑脊髓灰质炎病毒了，所以很多猴子已经不用做实验了，医科院昆明动物所就让这些猴子退休了，给它们建了很好的退休设施，类似于一个猴山，有很多猴子在这个山上生活。
实验动物伦理也有国际通行的3R原则，就是Replace、Reduce、Refine，即替代、减少、优化。
你要尽量用细胞培养或计算机模拟这样的实验去替代动物，或者用低等的实验动物替代跟人类更接近的高等的实验动物，减少是在满足科研条件和科研目标的基础上，尽量少用实验动物。优化就是给实验动物提供最好的环境。
我下面用几个例子来说明一下我们如何做到3R。
脑脊髓灰质炎病毒最初的生产就是用猴子，让猴子去感染这个病毒，猴子的肾脏细胞会富集这个病毒，然后把猴子安乐死，把它的肾脏拿出来，或者用福尔马林灭活，或者直接纯化这个病毒疫苗，纯化以后，这个批次的疫苗还要用其他的猴子做安全性评价。
随着生物学技术的发展，目前可以在体外培养的细胞上实现这个病毒的生产和生长，生产这个病毒的时候就不需要用猴子了，所以像昆明生物所里的很多猴子就可以退休了。
但是安全性评价目前还要用少量的猴子，对这个病毒的研究工作还在进行。我们为什么只能用猴子去做实验，不能用小鼠替代呢？因为小鼠没有这个病毒受体，它不能感染这个病毒。
但是，20世纪80年代，动物的转基因技术，尤其小鼠的转基因技术出现以后，我们就可以实现把病毒的受体转到小鼠的体内，这样就可以用小鼠替代猴子了。
1994年就有人做了这个工作，把这个病毒的受体转到C57BL/6小鼠体内，这样就可以在小鼠身上生长这个病毒，然后用小鼠替代猴子。
这两个例子讲了减少和替代，再结合我自己开展实验的例子讲一下优化。
因为我是做辅助生殖的，以辅助生殖为主来做模型猴或者是克隆猴，我们的猴子养在图片显示的一个阳光猴房里，这个猴房大概有二十几平方米，为了满足猴子群居的特性，每个房间里养12～15只猴子。
但是，我做辅助生殖有一个要求，我要对猴子进行超速排卵处理。猴子跟人类是一样的，是有月经周期的实验动物，它的月经周期也是28天，这个周期分为卵泡生长期、排卵期和黄体期。
大家可能了解一点试管婴儿制作的流程，如果要想超速排卵，拿到更多的卵细胞，必须在卵泡生长期去给它激素刺激，在接近排卵期的时候取卵。
如果我要判定猴子的卵泡生长期，就必须知道猴子的月经，如果把猴子放到图中这样的设施里看月经就非常容易，因为它有拉杆，我们的兽医把它拉出来，很容易看到猴子有没有流血，就知道有没有来月经。
虽然这个笼子符合国家的标准，但是我们做这个实验，对动物的生长条件不够优化，我要把它养到上面图示的大笼子里，这样我们看猴子的月经就会比较困难，那该怎么进行优化呢？
就是让猴子跟我们做朋友，兽医跟猴子做朋友以后，猴子就会完全配合他做这件事情。
我们知道猴子养到一起，有时候关系不友好，也会互相攻击，甚至出现严重的咬伤，也会得一些传染性疾病，比如感冒，甚至急性胃肠炎，这就需要将它送医处置。
当你跟猴子做了朋友，这只猴子生病了，我们要给它注射一些药物，就不用暴力捕捉它，也不用给它打麻醉，因为它已经是你的好朋友，它知道你要做这件事情，很容易就配合你帮它处置，这就是优化。优化也是基于科学的，基于对实验动物友好去做的。
但是有些人不主张动物的福利，却主张动物的权利。这个权利的概念就比较模糊了，首先要知道什么是权利。我们举一个例子，这张图大家看了可能觉得奇怪，但是这是我在网上下载的，而且这样的图不少。
实际上，我们能让狗去开车吗？我们的狗有开车的权利吗？显然没有，因为一旦发生交通事故可能就会很惨重，它也负不起这个责任，它不能对这个行为能力负责。
所以从这一点上我们可以理解，权利不能随便给。在没有相应行为责任能力的前提下，是无法主张权利的。动物权利是什么呢？
我们再看另一张图，看《动物世界》时，我们是主张猎豹的生存权，还是主张瞪羚的生存权，显然是没法主张权利的，所以主张动物的权利就是伪概念。
我们提倡的是恪守实验动物的福利准则，我们给实验动物提供最好的福利和伦理标准，提升实验动物的福利。做实验的时候，我们遵守人性化的原则，但是不主张实验动物权利，因为从这两个简单的例子，我们就可以知道，动物权利是没法主张的，它跟责任和义务是挂钩的。
经过前面的这些陈述，我们可以说，为了人类的健康，同时也为了动物的生存与健康，实验动物在过去为我们做了很多贡献，我举了几个例子，白喉、脑脊髓灰质炎病毒、抗生素、输血。
在当下，甚至未来很长一段时间内，我们都离不开动物实验。
动物实验是不可或缺的，因为我们还有那么多问题没有解决，还有那么多动物需要去保护，那么多动物面临着健康的威胁，甚至面临灭种的威胁，需要人类，尤其是研究生物学和医学的科学工作者有这样的责任，甚至有这样的权利去做这样的实验。
但是我们在做实验的时候，要恪守实验动物的福利准则，给实验动物提供最好的福利。
如果科学登不上舞台，谣言将大行其道，这一点在转基因农作物上是体现最为明显的，我不想过多拓展。
最后，感谢大家的聆听，同时也要感谢为人类和动物健康事业做贡献的实验动物们！
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