動物實驗，可以說是當今世界最有爭議的話題之一。

動物實驗是目前新藥開發必經的臨牀前驗證過程，是推進人類醫學與生命科學發展的必要的“惡”。某種程度上，動物實驗≈臨牀前實驗，其重要性不言而喻。

但在過去很多年裏，動物實驗一直受到挑戰。

挑戰首先來自倫理方面的爭議。有數據顯示，每年約有1億隻脊椎動物在世界各地進行實驗；與此同時，有許多營利性的公司每年飼養與銷售幾千萬只的實驗動物，藉以獲取利潤。數字背後，是倫理的拷問和公衆對動物權益的擔憂。

臨牀試驗的高失敗率進一步加劇了這種拷問與擔憂。公衆對動物實驗的辯論愈發激烈，越來越多的人開始呼籲減少甚至禁止以動物爲代價的實驗。

在這樣的背景下，動物實驗的替代方案成爲了科研領域的新趨勢。類器官和器官芯片技術的發展，爲尋找替代動物實驗的方法提供了新的可能性。

但目前談取代動物實驗還言之過早，所有的替代方案尚需深入研究、積累數據和廣泛驗證。

4月16日，Charles River Lab宣佈啓動替代方法推進項目（AMAP），計劃投入3億美元來尋找動物實驗替代方案。

當臨牀前CRO巨頭決心自我革命，除了增加人道主義考慮，或許還有更多考慮。

實驗動物受供需週期波動影響，價格容易暴漲。最典型如前兩年的天價猴實驗，大大增加實驗成本。而由於監管的調查，Charles River Lab實驗動物的相關業務也倍受考驗。

隨着科技的發展和社會的進步，我們有理由相信，未來將有更多的創新方案取代傳統的動物實驗，實現商業、科研與倫理的多重進步。在這條道路上，每一步的探索和嘗試，都值得關注。

01 CRO巨頭與監管的轉變

替代方法推進項目（AMAP），是Charles River Lab（CRL）最新提出的戰略計劃。

作爲臨牀前CRO巨頭，藥物發現和安全性評價業務是CRL最大的收入來源。不僅爲客戶提供安評服務，CRL本身也是實驗動物的主要供應商。據《華爾街日報》早期報道，實驗室研究中使用的每兩隻動物中就有一隻來自CRL。

事實上，40年代的CRL也正是靠飼養、培育、出售實驗小鼠起家的。而當動物實驗爭議愈發激烈，公司也因涉及柬埔寨猴子供應商非法進口動物的問題而受到調查，CRL正在努力通過尋找動物實驗替代方案，來革自己的命。

按照CRL的說法，過去4年其已經爲此投入了2億美元，接下來5年還將投入3億美元。而這一次的AMAP，則是希望通過投資人工智能解決方案來尋找藥物候選分子，並與政策制定者合作，推動動物替代實驗方案獲得監管機構的更廣泛接受。

事實上，過去幾年，在社會各界的殷切敦促下，監管的態度已經有所轉變。

2022年9月29日，美國參議院通過了FDA Modernization Act 2.0，曾引起業界廣泛關注。核心原因在於，其中提到要終止“動物實驗強制令”。

這一強制令設立於1938年，產生的誘因是多起嚴重的藥品安全事故。

早期，藥廠推出一款新藥時，並不需要證明其安全性。而當衆多安全事故爆發後，1938年美國總統羅斯福簽署了《聯邦食品、藥品和化妝品法案》，規定所有藥物上市前都需要提供安全性證據。而用於人體之前，先在動物身上測試安全性，也成了過去幾十年唯一的選擇。

FDA modernization ACT 2.0則將取消了動物實驗的強制令，原先法案中“動物（animal）試驗”被替換爲“非臨牀測試和試驗（nonclinical tests and studies）”。

所謂“非臨牀測試和試驗”，是基於細胞的分析、器官芯片和微生理系統、計算機模型、其他基於非動物或人類生物學的方法和動物試驗。

也就是說，不再侷限於動物實驗，還可以採用細胞實驗、生化實驗等手段。這些替代方案均可用於申請FDA的豁免，以評估臨牀前階段的藥物安全性和有效性。

這項立法標誌着一項重大轉變，監管允許臨牀前研究採用更多替代方案，而不是僅僅依賴於動物實驗。

FDA modernization ACT 2.0之外，美國還通過了另一項法案，生物類似藥不再強制動物實驗。在生物類似藥“仿製”技術日益成熟、本就使用動物實驗較少的情況下，不強制動物實驗亦是水到渠成的一個平衡表態。

02 替代方案的火熱與現實

動物替代實驗相對於傳統的動物實驗來說，除了增加人道主義考慮，其週期短效率高、實驗系統與人類接近和可根據實驗需求個性化設計等優勢也值得關注。

加之近些年來，信息技術、測序技術、機器學習、細胞培育技術作爲底層工具發展迅猛，給動物實驗替代方案提供了應用落地的可能。

那麼，替代方案有哪些？能取代動物實驗嗎？

目前看來，最有可能部分替代動物實驗的技術方案，是類器官和器官芯片。這也是該領域最熱門的研究領域。

類器官是指一種利用幹細胞、祖細胞等在體外培養出的3D細胞培養物並具有一定的空間結構組織類似物，並具有類似器官功能的模型。

類器官培養與細胞培養不同的地方在於3D，細胞培養往往會出現貼壁生長，而類器官培養中，基質膠起到重要作用，它會形成一個立體結構，細胞就會在基質膠上生長，形成一定的三維結構，比如成管、成瘤等等。

其最大的優點在於，能在短時間內構建出高度模擬人體內真實情況的體外培養模型。因此，這也是測試藥物治療癌症和其他疾病的主流替代選擇。

比如，美國南加州大學幹細胞中心的研究人員利用人類多能幹細胞(hPSC)培養腎臟類器官，以確定治療常染色體顯性多囊腎病(ADPKD)的潛在藥物。

這些類器官由一兩個類似於腎臟過濾單位的結構組成。科學家使用CRISPR-Cas9基因編輯技術滅活了PKD1或PKD2，從而在類器官中創建了囊腫，用於研究ADPKD。他們使用基因編輯的人類類器官進行了首次篩選，並確定了ADPKD的潛在治療藥物，包括喹唑啉。

儘管近些年來，類器官研究取得了巨大的進展，但並不意味着類器官可以馬上替代動物試驗，其仍面臨不少的不足和缺陷。比如異質性，再比如其缺乏血管化結構、缺乏免疫細胞、器官系統化程度低等問題。針對這些問題，國內外企業也正在加快攻堅的步伐。

器官芯片則更進一步，以類器官爲基礎，在芯片上構建三維的人體器官生理微系統。

目前，類似原理的微型仿生細胞培養芯片，已被成功應用在模擬不同的人體器官功能。美國德克薩斯農工大學的研究人員創建了第一個淋巴管芯片，以瞭解淋巴病理生理學和生理學背後的機械力，從而開發治療淋巴管疾病的新靶點。他們認爲其平臺適用於淋巴和血液力學生物學、炎症和轉化結果的臨牀前研究。

2022年8月，FDA批准了全球首個完全基於器官芯片研究獲得臨牀前數據的新藥（NCT04658472）進入臨牀試驗。這被視爲器官芯片實驗，首次取代傳統動物實驗，並正式被官方認可的標誌性事件。

但器官芯片成功應用於IND申請有兩個重要前提。其一，NCT04658472此前已被FDA批准用於其他適應證，已有安全性數據作爲支撐，而器官芯片只是提供了新適應證的臨牀前療效數據，並非完全取代動物實驗；

其二，FDA批准該新藥臨牀試驗的適應證屬於罕見病。而罕見病常因缺乏有效模擬病症的動物模型而難以開發治療藥物。

作爲一項多學科高度交叉的前沿技術，器官芯片技術門檻較高。相較於歐美，國內發展較爲早期，整體缺乏資金和政策系統性組織的支持。但包括艾瑋得生物、大橡科技、子瞻醫療在內的藥企正在努力追趕。

其中，大橡科技被外界稱爲器官芯片產業領導者，據稱已經推出3款芯片產品，並在此基礎上構建了腫瘤、肝、血腦屏障等多種器官芯片模型。

儘管如此，如何研發出兼顧仿生與通量特性、滿足藥物研發需求的器官芯片模型，以及產品的標準化、易用性、重現性等問題，大橡科技並未給出一個很好的答案。

03 尋找平衡

出於技術和監管的種種限制，現在的替代方法只能針對部分產品，並不能覆蓋所有的品類，所以極端的替代也並不現實。

也就是說，目前談取代動物實驗還言之過早。所有的替代方案尚需深入研究、積累數據和廣泛驗證。

畢竟，對於任何監管機構來說，科學始終是其決策的基礎。儘管美國在2022年已經解除了動物實驗強制令，但動物實驗不可能被“一夜終止”。

動物實驗在新藥開發被用於安全性評價（毒理、安全性測試），在沒有找到100%完全替代方法的前提下，臨牀前的動物實驗仍然非常有必要。

一個新藥必須要在兩種動物中檢驗安全性，包括觀察潛在毒副作用以及不同劑量下的表現，這一標準FDA並沒有改動。FDA也明確表示，儘管製藥公司爭取儘可能少地使用動物，確保對其進行人道和適當的護理，但動物試驗對於藥物開發和確定實驗化合物的毒性仍然至關重要。

因此，FDA modernization ACT 2.0法案更像是美國工業界、動保組織、政府多方面博弈之後取得的平衡結果。

那麼，如果目前不能在動物實驗與動物倫理中做單選，是否可以在兩者之中找到最佳平衡呢？

早在幾十年前，英國動物學家William Rusell和微生物學家Rex Burch就提出了3R原則，即減少（Reduction）、優化（Refinement）和替代（RepIacement），目的是努力做到不用動物做測試，或者用最少的動物做出最好的實驗效果。

3R原則的提出，最初多是出於人道主義考慮，早期學者們的努力方向也多是在動物福利和動物實驗之間尋求平衡點，替代僅作爲其中一種方法存在。

而隨着社會經濟的發展和公衆認知的提高，動物替代實驗方案愈發受到重視，這也是科學評價體系的轉化。

當前，在化妝品領域和部分醫藥領域，已經可以實現應用動物替代方法進行試驗。20年前，歐盟便已經全面禁止所有針對化妝品成品的動物實驗。

化妝品是外部用品，安全評價技術相對藥品來講要簡單，目前的體外技術是完全可以實現的。近十幾年來，也有多種毒性測試替代方法獲得監管認可，如皮膚腐蝕試驗、皮膚刺激試驗、經皮膚吸收試驗、眼刺激試驗、皮膚過敏試驗、光毒性試驗等。

此外，動物實驗替代方法還包括應用於熱源試驗、疫苗生產、生物製品測試等醫療領域的方法。這些方法被歐洲藥典、人用藥品註冊技術要求國際協調委員會等法規接受。比如，脊髓灰質炎疫苗的毒力測試廢除了猴子實驗，改用體外培養的細胞；生物製品的熱源實驗廢除了兔子實驗，改用血細胞測試等。

但正如前文所述，由於多方面的原因，目前做不到完全替代。

科技進步始終是動物實驗替代方法得以發展的驅動力量。而動物替代所解決的問題遠不只是“兔兔那麼可愛，怎麼可以殺兔兔”，況且，即使兔兔試過了，也未必百分之百可靠。

現階段我們基於現實，需要的是一種平衡。立足長遠，需要的則是更高效、更精準和更仁慈的替代方法進行試驗，並使試驗結果轉化、應用在人類身上。

本文來自微信公衆號“氨基觀察”（ID：anjiguancha），作者：武月，36氪經授權發佈。