8千元實驗猴被炒到23萬一只,媒體:該積極為取代動物實驗做準備了
AI、器官組織芯片、類器官等方式進入現代實驗科學,將徹底變革人類長期沿用的動物實驗方式。
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▲實驗室里的食蟹猴。新京報資料圖
文| 張田勘
從2020年每只3萬元暴漲到如今每只23萬元,不到三年時間,實驗猴就因采購價格暴漲,成了生物醫藥業內爭相囤養的“戰略資源”。
據澎湃新聞報道,23萬元人民幣,這是一只實驗猴被炒到最高時的售價;8000元人民幣,這是飼養一只實驗猴三年的大致成本。
短短兩年多時間,實驗猴價格暴漲的背后原因,報道分析稱,2011年后,我國再未從境外引進過猴子種源,但實驗常用的食蟹猴原產地在東南亞,導致我國近幾年的實驗猴出現高齡化,高齡化又降低了生育率。同時,不能境外引種導致了國內實驗猴種群的基因單一性,進而導致整體種群退化。
因此,有生物醫藥業內人士表示,猴價上漲,體現了“冰凍三尺非一日之寒”,是多年以來各種弊病累積的結果。那么,已經稀缺成“戰略資源”的實驗猴,有被替代的可能嗎?面對“一猴難求”的實驗困境,生物醫藥的臨床前研究出路何在?
“一猴難求”也是科研思維轉變契機
面對實驗猴價格暴漲導致的“一猴難求”實驗困境,學界的擔憂是可以理解的。
因為,這直接關系到生物醫學基礎研究的成果,而基礎研究又涉及臨床治療、藥物和疫苗研發,以及生命科學的方方面面,最終關乎人的健康和生命。
按照生物醫學的動物實驗結果,非人靈長類動物在藥物的療效、代謝和毒理等方面,效果最好,交叉反應最高,優于其他動物。無論從效果還是成本來看,食蟹猴是臨床前研究中應用最廣的實驗猴種類。
目前的實驗猴價格暴漲,首先是市場供需關系的矛盾。一方面,新冠疫情大流行以來,實驗猴的需求增多;另一方面食蟹猴是國家二級保護動物,繁殖需要按規定申請辦理《馴養繁殖許可證》和《野生動物或其產品經營許可證》;而且,在繁殖時,還需要把外地或國外的新猴種引入當地進行配種,以保持猴群的高質量發展。
供需矛盾的另一面是,政府管理部門在逐漸限制野生動物交易和引種。2011年,國家林業和草原局下發《關于下達2011-2012年度實驗用猴經營利用限額有關事項的通知》,暫停從境外引進食蟹猴種源。各養殖單位需要調劑食蟹猴種源的,可從國內繁育單位引種解決。2020年1月末,國家三部門聯合發布《關于禁止野生動物交易的公告》。
▲等待實驗的恒河猴。新京報資料圖
無奈之下,有些機構選擇鋌而走險,從東南亞走私猴子。但是,這既違法,也非長久之道。此外,擴大猴子養殖產業也面臨技術、管理、產業和產業鏈的建立與流通,短期內難以解決。
事實上,一項產品的價格畸高和使用不便之時,就意味著一個產業需要更新換代了,比如白熾燈對LED燈、銅芯對光纖等。實驗猴價格的暴漲同樣如此,但涉及一個更根本的問題,即轉變思維,變革科學研究方式。
早在1959年,動物學家拉塞爾和微生物學家伯奇就提出了動物實驗的3R原則,減少、替代和優化三準則。后來,不少研究人員認同并提出要以其他方式來替換動物實驗,進行科研。
這固然是因為動物權利和動物福利思潮的興起和流行,要求人類仁慈對待動物,但另一方面,又契合了現代科學研究發展的一種方向。
國際上早就提出,現代和未來的科學研究未必要完全依靠動物實驗,而是可以采取其他方案。這也意味著,現代和未來的科學研究變革將不只是解決實驗猴短缺的問題,而且在研究結果、速度等方面也會產生質的飛躍,進而平順地與生態文明全面接軌。
該積極為取代動物實驗做準備了
就目前來看,在現代生物醫藥科研中,采取別的方式來替換動物實驗,已經具備了兩個方面的基礎。
一是人工智能(AI)和分子生物學的發展,以及AI與生物醫學的結合和融合;另一方面是生物醫學實驗,已經可以通過各類干細胞培養出類器官和器官芯片來進行。后者已經被證實,效果與動物實驗差不多,但速度快了幾倍甚至幾十倍,成本和價格也低了幾倍到數十倍。
與此同時,AI替代動物實驗進行研究,也可以在藥物和生物產品的前期中得到充分應用和驗證。比如2020年,阿爾法折疊2(Alpha Fold-2)就取得了驚人成就。在2020年5月至7月舉行的第14屆“蛋白質結構預測關鍵評估”(CASP14)大賽中,這款AI軟件測定的大部分蛋白質的結構都非常準確,不僅與實驗方法測得的蛋白質結構精確度相同,且遠超解析新蛋白質結構的其他方法。
▲實驗室里的恒河猴。新京報資料圖
另一方面,替代動物實驗的生物學實驗也有多種方式,而且大放異彩。替代動物實驗的生物方式,首先是器官(組織)芯片(器官晶片),可以模擬包括大腦、肺、心臟、腎、肝、前列腺、血管(動脈)、皮膚、骨骼、軟骨等器官。
所有攝入人體的食物和藥物,都要經過肝臟分解后再排泄,因此,可以采用動物,如大鼠或猴的肝細胞和人的肝細胞來制作肝芯片,不僅可以檢驗藥物的有效性和安全性,也可以提供成本較低的研究肝臟功能障礙和發病機制的模型。
在實際應用中,肝芯片正確識別了87%的藥物,對于無毒藥物沒有出現任何錯誤標記。用干細胞培養的類器官更可以替代動物實驗。
類器官小的有1毫米,大的有幾毫米甚至幾厘米,而且現在已經研發出了大腦、肺、心臟、腎、肝、血管(動脈)、皮膚和骨骼等類器官,并用于研究。
一項新的研究表明,用類器官進行藥物實驗的效果可與動物實驗媲美,而對于癌癥治療,基于類器官的靶向和化療藥物的敏感性實驗預測臨床腫瘤的用藥療效,總體準確率高達83.3%。
可以預測,隨著AI、器官芯片、類器官的發展,其實驗效果會更為精確,從而達到比肩動物實驗的效果。器官芯片和類器官在價格方面也更有優勢。如肺癌組織芯片國內一套僅需900元、肝癌類器官國內一套售價為6500元。
當然,目前的AI、器官組織芯片和類器官并不能完全取代動物實驗,因為生物體有一套全面整合的生理和代謝途徑,而且不同的動物生理和代謝途徑也有區別。因此,未來的生物醫學研究可以采用結合AI、器官組織芯片、類器官和動物實驗的方式進行。
但一些國家已經在管理和科學認證上為減少和取代動物實驗做準備了。2022年底,美國總統拜登就簽署了美國食品藥品監督管理局現代化法案2.0。該法案規定,新藥不需要進行動物實驗也能獲得美國食品與藥物管理局(FDA)的批準。對此,我們也需要有觀念和行動的轉變。
一種可行的方式是,科研實驗先采用AI、器官組織芯片、類器官,其次再采用低等動物,如小鼠、大鼠、魚類、兩棲動物和爬行動物等,關鍵時刻再采用非人靈長類動物,如食蟹猴等。
如此,“一猴難求”的實驗困境將大為改觀,有關專家預測,未來我國每年需要15萬-20萬只種猴的情況可能并不會產生,反而可能極大減少非人靈長類動物的用量,讓實驗猴價格大幅降低。
更重要的是,AI、器官組織芯片、類器官等方式進入現代實驗科學意味著,未來科學研究的方式將產生根本性變革。人類長期沿用的動物實驗不再是唯一方式,而且在多元方式的參與下,科學研究將變得更有效率、速度更快,效果也能媲美動物實驗。當然,這也更有利于有力地保護動物。
撰稿 / 張田勘(科普專欄作家)
編輯 / 何睿
校對 / 翟永軍