动物试验的替代方案终于开始流行

十七年前，哈佛大学维斯生物工程研究所的细胞生物学家唐纳德·英格伯和他的同事向《科学》杂志提交了一篇论文，描述了他们的人肺模型。它比 U 盘还要小，由包含狭窄通道的透明聚合物板制成，通道内排列着肺气囊和血管的细胞类型。当空气被泵入通道旁边的空心室时，该装置就会有节奏地膨胀和收缩——它会“呼吸”。这种逼真的运动与前几代肺模型相比是一个巨大的变化，前几代肺模型通常使用肺组织的静态培养物，无法模拟肺功能所必需的运动。当暴露于炎症蛋白和细菌时，英格贝尔的人造肺的反应与活体肺的反应非常相似。暴露于用于模拟超细颗粒效应的二氧化硅纳米粒子表明，运动会影响组织吸收它们的方式。唐纳德·英格伯 (Donald Ingber) 领导的团队在哈佛大学维斯研究所 (Wyss Institute) 开发了第一个人类肺芯片。 Sam Ogden 这是对可用于测试药物和其他化学品的系统的强大原理验证演示，为组织培养或动物测试提供了补充甚至替代方案。即便如此，《科学》杂志的编辑们还是犹豫不决。他们拒绝了这篇论文，并建议英格贝尔的团队也在老鼠身上进行测试。这并不是一个不合理的要求：哈佛大学的肺系统是新的，将其产生的结果与小鼠的结果进行比较将有助于验证它。 Ingber 的团队进行了建议的实验，并在一年后（即 2010 年）重新提交了他们的研究，并于此时发表。 （此后它已被近 5,400 篇其他论文引用。） 尽管如此，这一事件还是说明了动物模型如何成为现代生物医学研究的默认模型。哈佛大学维斯研究所开发的早期肺芯片使用排列有人类细胞的微流体通道来重现肺功能的关键特征。哈佛大学 Wyss 研究所 德国生物技术公司 TissUse 的转化毒理学研究员兼高管 Ilka Maschmeyer 最近讲述的一个故事显示了情况发生了多大变化。 TissUse 专注于构建芯片器官系统（英格贝尔肺等系统的会话名称），制药公司将其用于研究。 Maschmeyer 表示，几个月前，一家制药公司在美国食品和药物管理局拒绝批准进行一种新药的临床试验后，与 TissUse 接洽。问题是：它提供了动物数据，但 FDA 想要来自芯片器官或一些类似替代方案的数据。标准已经回到了原点。这一刻体现了一种趋势，甚至可能是根本性转变的早期阶段，即远离在毒理学和药物开发中使用动物。马施梅尔说：“这种情况仍然很少见，但我认为这种情况会越来越频繁。”多年来，已经开发出了许多动物实验的替代方案。它们统称为 NAM，这是一个缩写词，代表新的方法论、新颖的替代方法或非动物方法，具体取决于与您交谈的对象。大多数 NAM 尚未经过严格测试，但早期研究表明了它们的潜力。随着 NAM 变得越来越复杂，如何实施它们的问题不再是其技术质量，而是更多地涉及实现其潜力所需的实际后续步骤。验证 NAM（使系统标准化、与动物实验进行面对面比较）是一项巨大的挑战。此外，仅仅超越动物模型是必要的，但还不够。 NAM 的采用需要政策、培训和文化方面的改变。 “这个转变过程比你想象的要复杂得多，”约翰·霍普金斯大学毒理学家兼动物试验替代中心主任托马斯·哈通（Thomas Hartung）说。 “这更多的是关于变革管理而不是技术。”取代动物试验的技术几十年来，动物保护主义者和许多科学家一直批评动物实验的道德性和有用性。据估计，进入美国临床试验的所有药物中有 92% 未能进入市场，有时是出于商业原因，但通常是因为这些药物被证明无效或不安全，而动物实验未预测到。治疗心脏病、癌症和脑部疾病的药物的失败率甚至更高。这些统计数据并不自动意味着对动物的依赖是罪魁祸首。有缺陷的研究设计也是一个问题，而且疾病的复杂性也令人困惑。但毫无疑问，动物在许多情况下都不能作为替代品。正如动物实验可能会错误地表明功效或无法预测对人类的危害一样