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實驗動物科學的國內外發展

實驗動物在科學技術領域的廣泛應用,對各國的國民經濟發展發揮了重要作用,已經受到世界各國的高度重視。被世界衛生組織(WHO)所承認,並協同國際上其它組織壹起向世界各國提供實驗動物科學的培訓、技術資料及咨詢服務等。在許多經濟發達的國家中,實驗動物已經發展成為獨立的科學研究與生產部門。例如美、英、德、法及日本等都已建立了全國性的、現代化的實驗動物中心、研究中心及輔助用品規程化的生產公司。如英國目前的實驗動物中心,即Laboratory Animal Centre(LAC),其前身就是1947年以前的實驗動物局(Laoratory Animal Bureau,LAB);美國實驗動物協會(American Association of Laboratory Animals Science, AALAS),其前身就是1948年設立的動物管理者小組(Animal Care Panel,ACP)日本有實驗動物研究會。法國於1953年,荷蘭於1955年,西德於1956年相繼設立了中心機構。同時在1956年聯合國又創立了國際實驗動物委員會(ICLA)。在這些國家裏均實現了實驗動物生產社會化、標準化、商品化;完整的組織機構與完善的教育、科研、生產管理與應用體系,有力地推動著工農業的生產、醫療保健事業與科學技術的發展。

美國生物科學課題投資的百分之四十涉及實驗動物;百分之六十的生物學科研課題需要實驗動物。美國衛生署每年的經費是4億美元,用於培養1萬人和資助2萬個課題,這兩項工作中,有百分之五十的任務要利用實驗動物進行研究才得以完成。美國衛生署的腫瘤研究中心,每年的研究經費的2.2億元,而需要利用實驗動物進行研究的課題占1.4億美元,即占總經費的百分之六十三以上。生產實驗的動物專業公司就有30余個,已擁有實驗小鼠品系250個,小型實驗豬15種,豚鼠品系30余個,地鼠品系30余個,大鼠品系60余個,兔子14個品種,猴子50余種以及狗、貓、禽等。美國1981年用了各種品系的小鼠***8000萬只;大鼠7000萬只,豚鼠60-70萬只,家兔60-70萬只,非人靈長類3.4萬只。根據全美國有關科學家的人數來計算,每人每年的平均使用量不少於1000只,美國現有高級實驗動物專家50多人,中級實驗動物科學專家6000多人。他們不但生產壹般實驗動物而且大量生產特種動物如SPF、GF、GN等年產幾百萬頭/只,不僅滿足了各種研究的需要,而且還滿足了年產近萬種化學藥物檢定的需要。先後在心血管、內分泌、器官移植、腫瘤、老年病、免疫等研究方面取得了壹系列的先進成果。

實驗動物科學在日本也得到了大力發展,自1951年就開始了實驗動物現代化運動,經過1953——1958年實驗動物科學工作的啟蒙時期,和以後的實驗動物科學工作現代化的普及時期,及實驗動物科學工業的現代化發展時期。現在日本在實驗動物的設施和技術方面在國際上是占優勢的。近交系動物、無菌動物、悉生動物、無特殊病原體動物等均已社會化、商品化。小鼠每年使用數為1,200萬只,其中SPF的達400萬只,大鼠使用數為360萬只,其中SPF的占半數。

在這些經濟發達國家中,不僅有壹系列的實驗動物科學組織機構,而且在實驗動物的研究、生產、應用、開發以及有關設施、建築、籠具、飼料、墊料、各種儀器,直到人員培訓、學位評審、考核晉升等方面的工業都有明確的分工和規定。同時,還有由專家制品、國會批準頒布的有關實驗動物工作法規。這壹套比較完整的科學管理體系,保證和促進了實驗動物科學這門學科的迅速發展。

美國實驗動物管理法規的第壹版,是在1966後經國會批準的。隨著實驗動物的管理和應用知識不斷豐富,相繼修改過四次,其主要內容是:不得虐待動物,保證實驗動物的質量,對實驗動物生長發育所需的各種條件必須保證,並對實驗動物疾病的處理、周圍環境、工作人員的素質等都做了明確規定。達不到規定的要求者,不準飼養動物,所做的實驗不被承認。因此,在法規頒布後,幾乎全部實驗動物生產公司、研究單位、制藥廠、大學的有關實驗室都進行了改建、翻修,由農業部每兩個月檢查壹次法規執行情況,對不符合要求的單位,有權作出制裁。如對不符合要求者每天罰款1000美元,如限期不改,即撤銷研究經費或勒令停業。法規對技術上的要求也很具體。如對化學藥品,食品添加劑以及某些化妝品等物的安全性試驗,必須通過使用兩種以上的動物實驗。壹種是大動物,如猴或家犬,另壹種是小動物如大鼠、小鼠等。新產品投入市場前,需要將使用動物的品系質量,試驗工作的操作過程經過二、三年所做的試驗結果,報請美國食品藥品管理委員會審查批準。這不僅在法規上保證了新產品的質量,也促進了本學科的不斷發展。

在這些經濟發達國家中還專門設有為了實驗動物科學的發展和動物質量提高的獨立研究機構。在許多綜合性大學、醫學院、獸醫學院、研究所和許多進行動物實驗研究的單位,都設有規模相當大、水平相當高、設施和環境條件現代化的實驗動物中心。在那裏進行著實驗動物和動物實驗的各方面的科學研究工作。他們根據研究的不同需要,按照遺傳工程原理,***培育著2607種實驗動物。其中,各類動物的近交系達772種(小鼠計540種);部分近交系132種(小鼠46種);隨機近交系79種(小鼠45種);重組近交系45種(小鼠18種);突變系506種(小鼠60種);遠交系372種(小鼠135種);同源系528種(小鼠390種);雜交F180種(小鼠60種);其它129種(小鼠93種)。

美國國立衛生研究院(NIH)內設有45個動物資源開發中心,其中有37個設在各大學醫院的比較醫學系、獸醫學院的實驗動物科學系以及專門研究所內。日本實驗動物中央研究所設有三個部、四個中心、壹個所。其中三個部為實驗動物科學部、生物醫學科學部、研究開發部。在這三個部內設有10個研究室:育種研究室、生殖研究室、營養研究室、動物醫學研究室、環境影響研究室、飼養技術開發研究室、發生研究室、免疫研究室、內分泌研究室以及腫瘤研究室等。四個中心為:疾病檢查中心、學術情報中心、動物管理中心和靈長類實驗中心。壹個所是臨床前醫學研究所。該所內設有五個部,即管理部,藥理部、病理毒理部、血液化學部和神經藥理部。

在美國有1300個有關實驗動物工作的生產與研究單位。日本專門生產實驗動物的公司有50多個。實驗動物工作已形成為壹個專業化、規格化、商品化和社會化的科研和經濟體系。

美國NIH實驗動物資源中心和傑克遜實驗室,是世界上最大的遺傳保種和遺傳研究中心。僅NIH實驗動物資源中心就維持著250種近交系大小鼠,不同背景的無胸腺裸鼠有20多種,其中重組近交系的培育成功是哺乳類動物遺傳學中的壹個重要進展,並已廣泛用於新的多態型基因位點和新的組織相溶性位點的鑒定和多態型位點的多效性以及其連鎖關系的研究。同時,也廣泛應用於感染性、自發性、誘發性等病變的研究及生物學、藥理學、形態學和行為學等方面的研究。

目前,各國都利用基因調控原理進行嵌合體和單親純合又倍體動物的研究。嵌合體動物也稱異型動物或四親動物,這種動物可用於細胞譜系、實驗胚胎學、發生遺傳學以及免疫學等研究領域。單親純合雙倍體動物育成技術又稱為雌核發育技術,是近幾年中發展起來的技術,這種新技術的試驗成功,可大大加快新品種的培育。使需要100年才能育成的實驗動物,只用壹年的時間就可完成,並可在純合過程中,解決致死基因造成的胚胎期死亡問題。各國實驗動物研究的另壹個動向是各種病理模型動物的培育。現已培育成功許多種遺傳突變型的免疫缺陷動物。日本專門成立了“難病”疾病模型研究組織。初步調查,有40多種“難病”,每種“難病”都設有專門的疾病模型研究小組。以小鼠為例,已發現的突變基因位點有893個,已育成與人類疾病類似的病理模型417種。美國三個獸醫學院(康奈爾、賓州、俄亥俄州)中,都在進行這方面研究。美國賓州大學獸醫學院,已篩選出加拿大紐芬蘭犬,能夠發生與人類先天性心臟病幾乎壹樣的心臟病,並采用病理組織學,細胞遺傳學和分子生物學方法進行基因定位研究。為了清楚地知道基因突變的奧妙,他們正在探索直接測定DNA的技術。同時,這個大學的代謝研究室還采用生物化學方法篩選出具有先天性碳水化合物失調的貓,以及氨基酸代謝機能失調的家犬。它們與許多兒童的代謝性疾病相似。美國衛生署為此撥給他們專款作為研究經費。除此以外,他們正在為老年多發病培育具有多特性、多效性的動物模型。已培育成功的有:既無胸腺、又無脾臟的動物模型;既有高血壓和糖尿病又肥胖癥的動物模型;無B細胞功能的動物模型;無K細胞功能的動物模型;無巨噬細胞功能的動物模型等。 (壹)中國實驗動物科學發展簡況

中國實驗動物科學的發展比較緩慢。解放前只有少數的高等院校、醫藥部門進行壹些實驗動物工作,主要是繁殖壹定數量的各種實驗動物。

解放後,中國的實驗動物科學,在黨和政府的重視、關懷下,加上中國廣大醫學、獸醫學和實驗動物科學工作者的***同努力,我們在實驗動物的研究與生產方面作了大量工作,取得了不少成績,全國已形成了壹支約500-600人的實驗動物專業隊伍,先後培育成功了象低癌系津白壹號、高癌系津白二號和白血病試驗小鼠615這樣有價值的近交系小鼠,從國外引起並經過保種、繁殖與應用較多的有C3H、C57BL、DBA/2、BALB/c以及裸鼠等***20個品系;培育SPF雞、豬和裸鼠的微生物監測技術已達八種以上(81年的統計);在實驗動物的保種、育種、飼養、管理、繁殖、疾病防治、環境控制以及其它監測技術方面,也都取得了初步進展;在醫學、獸醫學以及其它有關生物科學的應用上,獲得了壹些具有世界水平的成果,這些成果都為科研、工農業生產的發展創造了條件,為保障人民健康與國民經濟發展作了貢獻。

但由於中國長期受“左”的幹擾,特別是“四人幫”的嚴重破壞與不少同誌對實驗動物的重要性認識的不足,在實驗動物科學方面,全國還沒有壹個現代化的研究中心,絕大多數都在設備差、技術力量薄弱、人員少、從屬於研究所(室)的情況下,小規模分散飼料,處於自育、自繁、自養、自用的自然發展情況下,不但數量少、質量差、品種和品系也不多。例如國際上現有近交系小鼠250個品系,突變系小鼠146個品系,而中國目前包括引進的在內,其有不同品系的近交系小鼠30余個(81年統計材料),其中很多種尚未進行遺傳監測鑒定。突變系至今還是空白,與國際水平相比,還有較大差距。很多實驗動物都不合標準的等外品,造成有些科研項目無法進行,不少研究課題為了獲得較可靠的數據而不得不靠多次重復試驗,造成人力、物力、財力和時間的嚴重浪費,有的成果則準以在國際上進行交流,引起國際間的重視。有不少藥品、生物制品因缺乏符合國際標準的實驗動物進行檢定而無法投產和向國際市場推銷。有些生物藥品混入強毒(菌),缺乏合格的實驗動物進行檢定,如由於豬部瘟疫苗生產和檢定上沒有無特定病原體豬結果造成大面積豬瘟,壹下死了16.5萬頭豬,使國家蒙受重大損失,國此國家賠款300多萬元,也給農民帶來了重大的損失。由於實驗動物不純造成的實驗結果不可靠,甚至得出錯誤的結論而帶來嚴重禍害的例子還時有發生。因此,實驗動物科學已成為當前中國科學研究、生物藥品的生產,人民的健康與工農業現代化中壹個急待重視、研究、解決的問題。

黨的十壹屆三中全會以後,在對外開放和對內搞活的經濟政策指導下,為適應四化的要求,中國的實驗動物科學又有了新的發展,並取得了顯著成績。

1982年,國家科委在雲南西雙版納主持召開了全國第壹屆實驗動物工作會議,各地區、各部門也相繼召開了本行業的實驗動物工作會議。1984年國務院批準建立了中國實驗動物科學技術開發中心,它在國家科學技術發展總方針的指導下,研究提出發展中國實驗動物科學技術的方針、政策、法規和規劃;協調管理實驗動物科學技術的開發研究和人才培訓;安排落實實驗動物科技有關條件的開發建設和經營業務;組織實施實驗動物科技領域的國際合作和學術交流;抓好實驗動物科學技術情報、學術活動以及提供科技咨詢等,這對促進中國實驗動物科技工作的發展起著重要的作用。1985年,國家科委在北京召開了全國第二次實驗動物科技工作會議,會議制定了發展規劃和實驗動物法規,有力地推動了中國實驗動物科學事業的發展。

從1982年到現在,中國已建立起四個國家級實驗動物中心,即:天津實驗動物研究中心、北京實驗動物研究中心、上海實驗動物研究中心和雲南靈長類實驗動物中心。屬於行業系統的實驗動物機構有:中國科學院生物科學研究部門的動物中心,中國醫藥衛生系統的動物中心,農牧漁業系統的實驗動物研究及化工系統的動物中心。在這些行業系統中具有壹定規模的是衛生系統的醫學實驗動物中心,在衛生部的領導下,***有七個動物中心。如中國醫學科院實驗動物研究所是規模較大的科研、生產、教學兼備的實驗動物科研單位;衛生部生物制品藥品檢定所的實驗動物監測中心等。此外,還有七個實驗動物繁殖場。在地方單位中,各省(區)也相繼建立了省級動物中心,以滿足各省(區)有關部門實驗動物的需要。在許多高等院校、醫院、研究所中設有實驗動物部、科。所有這些,組成了實驗動物的多層次的網絡系統。

十壹屆三中全會以來,中國實驗動物科學的發展取得了其顯著的成績,由於各級組織和廣大生命科學工作者的重視,加強了領導,協調了各方面的關系,建立了相應的機構和專業單位,初步形成了壹個多層次的實驗動物科學網絡系統,並且初步形成了壹定規模的實驗動物科技隊伍。

(二)實驗動物方面的進展情況

建立了實驗動物監控系統。北京、上海、哈爾濱等地已建立了較完整的監控系統,開展了對大鼠、小鼠、雞、狗等實驗動物的微生物學、遺傳學、營養、環境衛生、傳染病等監測。此外北京、上海、軍事單位也建立了對實驗動物質量的監控系統,對實驗動物所發生的遺傳汙染和傳染病,可隨時發現,及時控制。

在實驗動物疾病防治方面,加強了檢疫工作和動物飼料、墊料、籠架具的衛生管理,加強了消毒和動物房等衛生條件的改善,有力地控制了實驗動物疾病的發性和流行。

近年來中國建立了實驗動物種子庫,受到國家和國際同行的重視。1984年,聯合國世界衛生組織、美國NIH實驗動物部、英國Oila繁殖中心、日本實驗動物中央研究所等相繼以不同方式向中國提供種鼠。目前,保存在中國醫學科學院實驗動物研究所的近交動物達40個不同品系,其中包括5個不同品系的裸鼠。

開展了悉生動物和悉生生物學的研究。中國已能用國產的塑料透明膜隔離器飼育成功了無菌兔和無菌豚鼠,並能培育生產無特定病原體雞和豬。

野生動物實驗動物化的研究也取得了可喜的進展。中國陸棲脊椎動物有2000多種,約占世界種屬的10%,兩棲類196種,爬行類315種,鳥種1187種,哺乳種414種。其中有些種屬具有很高的開發價值。例如,很早就被引入歐美的拉薩狗,早已是為世界矚目的動物資料。中國在本世紀初就把壹些野生動物成功的育為生命科學研究的模型動物,有的已被國內外科學家公認為實驗動物,已在國際上廣泛應用。如黑線倉鼠(Crictulus carabensis)、長爪沙鼠(Meriones unguiculatus)、樹鼩(Tupaia belangeris)、旱獺(Marmota)等。

中國已建立了實驗動物情報咨詢、圖書出版與信息網絡系統。各地實驗動物中心,均建立了不同規模的情報組或情報研究室,負責有關實驗動物科學發展情報信息的搜集整理和儲存工作,並通過有關雜誌進行學術交流,向實驗動物科學工作者提供信息,中國現有的各大圖書館,均有不同數量的實驗動物存書。全國已有壹些質量較好的實驗動物方面的專著出版發行。有關專門的實驗動物雜誌,包括內部通訊在內,至少有七、八種之多。中國已經開始通過電視、錄像、攝影、幻燈片等方式開展電化教育,普及實驗動物科學知識。

中國已加強了實驗動物的科學教育與專業訓練工作。隨著實驗動物科學的發展,人們逐漸認識到實驗動物和實驗動物科學在生命科學研究中的意義。目前已有許多科學工作者轉向實驗動物科學研究工作,有些專家、教授招收實驗動物的碩士研究生和博士研究生。國家也不斷向國外派出留學生,培養高級研究人員。在醫學院、農學院、畜牧學院裏開設了實驗動物學課程,北京農業大學還專門辦了實驗動物專業班、系。有關研究所、動物中心還以各種不同方式,如通過進修、短期培訓等,培養中、初級專業人員。所有這些,使中國實驗動物科技人員的學術素質有了很大提高。

中國已相繼成立了實驗動物學術團體並積極與國際實驗動物界開展了學術交流。全國性的實驗動物學會已經成立。目前,中國各地區建立了省的實驗動物(協)會,它對團結廣大實驗動物學工作者,促進國內外學者交流,加強國內外的橫向聯系,發展中國實驗動物科學起到了積極作用。1984年在上海,1986年在北京先後發起成立了區域性實驗動物管理委員會,它是由有關行政管理人員和科學工作者***同組成的實驗動物立法執行機構,對實驗物質量和動物實驗效果進行檢查、監督,在評議通過的有關單位發放實驗動物合格證,以保證實驗動物、飼料、墊料、儀器設備的質量,促進中國實驗動物標準化。

中國還積極地開展了實驗動物儀器設備和工程的研究工作。我們已能生產正負壓各種類型的無菌隔離器、真空高壓滅菌器和各種不誘鈉實驗動物籠具,壹舉取代了原始的動物生產工具,它予示著在不久的將來,中國實驗動物生產和實驗將向現代化邁進。中國的動物飼養室將在調控系統中生產,使我們的實驗動物基本上達到國際統壹的標準。在飼料、墊料方面,現已能生產大鼠、小鼠、兔、雞、豚鼠用顆粒飼料和狗用膨化飼料,並能夠自己設計建造SPF動物房,研制供各種疾病使用的診斷制品。

(三)動物實驗方面的進展情況

應用大、小鼠和兔子進行了生殖生理和計劃生育的研究。觀察了兔卵巢中卵子成熟和分裂胚胎形成的過程,子宮內膜細胞核雌激素受體的分布。發現了微波照射睪丸能抑制睪丸的生殖作用。大鼠應用黃酮—RHA肽類能抑制蛻膜形成,並能終止妊娠。還進行了睪丸間質組織的研究,證明其可能存在著生殖細胞粒。此外,還就棉酚對小鼠抗生育、消旋15甲基前列腺素F2甲酯溶解黃體的作用進行了研究。

在心血管系統研究中作了狗、大鼠的正常心電圖分析及神經核與血壓關系的研究。

近十年免疫學的進展極快,用小鼠和大鼠進行了體液和細胞免疫的研究。並用小鼠和大鼠研制各種雜交瘤和單克隆抗體。

觀察狗的造血的細胞分布(以胸椎最活躍,是中央向末稍遞減的分布)及其功能,和放射對狗紅細胞微核出現的影響。

用實驗動物研究腫瘤,這壹領域十分活躍,包括用各種致癌物誘發腫瘤形成模型,研究腫瘤形成的機理,探討抑瘤的作用及藥物治療的作用。

1979年以來建立了實驗動物腫瘤模型50多個,占解放以來36年形成腫瘤總數的45.5%。已形成肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、淋巴細胞及白細胞白血病、淋巴瘤、纖維瘤、腦瘤、睪丸瘤、大腸癌、食管癌等腫瘤。研究了雲芝多糖的抗癌作用;白地雷誘發前胃癌的機理;用裸鼠培養麻風桿菌,接種人類腫瘤,研究腫瘤的發生和藥物治療作用。

在寄生蟲學方面,研究了家犬中華分枝睪吸蟲;不同品系小鼠對瘧原蟲的感染率;放射鈷照射對寄生蟲的影響。

研究激素對神經介質的影響,可用大鼠研究乳品鐵、維生素D抑制肝內鎘吸收的作用。此外,對實驗動物的正常值、形成學和功能也進行了不少研究,如615小鼠的食管、前胃、胸腺和肺在發育過程中的動態變化,並發現貓腎表面靜脈的分布具有品系的特征等。

(四)中國實驗動物科學的展望

人才是發展實驗動物科學的首要條件,必須把人才培訓放在重要地位,加速人才培養,調動實驗動物工作人員的積極性,以滿足發展實驗動物工作的需要。

制定並執行有關實驗動物管理法規,保證實驗動物質量。實驗動物管理必須科學化,符合國際統壹的標準和規定,從中國實際情況出發,參考國外的有關法則條例,從實驗動物質量標準、飼養設施和操作規程入手,提出壹個既符合國際公認的標準,又切實可行的國家統壹管理法規,建立監控機構,逐步執行。

堅持人、財、物同步發展,鼓勵實驗動物學工作者發揚艱苦奮鬥、深入鉆研的精神,也要為他們創造必要的條件,在經費上爭取國家每年撥專款重點支持,同時發揮部門、地方和單位各方面積極性,***同辦好事業。組織協調好實驗動物科技工作所需要的建築、用具、用料設備的試用、鑒定、標準通行和批量生產,使之系列標準化、商品化、社會化。

國家科委推動建立國家實驗動物研究所和中國實驗動物學會,創辦全國性實驗動物刊物。

在實驗動物標準化方面,制定並監督執行全國統壹的管理法規和管理條例。在下列工作中按國際公認的標準工作:

實驗動物引種、保種、育種中心;實驗動物繁殖生產基地;實驗動物質量控制中心;實驗動物飼料、墊料生產基地;實驗動物科技裝備和用具生產基地;實驗動物科技管理技術和信息交流中心;實驗動物人才培訓中心。

中國已加入國際實驗動物科學委員會。爭取多派學者參加國際實驗動物科學年會。盡快裝備用於實驗動物科技情報的電子計算機網絡的終端。擴大國際信息學術交流和人員的友好往來,爭取使中國生產的實驗動物、科學技術、儀器設備、實驗動物工程更廣泛地打入國際市場,以尋找自我發展的新途徑,為世界人民作出貢獻!

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