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實習醫生日記之頑固失眠

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今日去我院某教授跟門診,有一位中年女性患者因“反復失眠20余年”來就診。在此之前我并不知道真正意義上的熊貓眼,不過今日可真的見識到了,特拍了一張照片:

實習醫生日記之—妊娠劇吐

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劉某,女,32歲,第一次懷孕,停經已12周。該患者停經的第九周開始出現惡心嘔吐,開始時嘔吐尚不多,3-5次每天。后來嘔吐逐漸加重,7-8次每天,嘔不能食,嘔出食物及黃膽水。

實習醫生日記之豬蹄腳

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組成 黃芪10克,黨參(或太子參)10克,丹參10克,炒白術10克,薏苡仁15克,仙鶴草15克,白花蛇舌草15克,甘草5克。功能 益氣活血,健運脾胃。主治 適用于治療慢性萎縮性胃炎,或伴有腸上皮化生等

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中國實驗動物學科發展40年

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摘要:實驗動物學是一門新興交叉學科它集成了生物學獸醫學生物工程醫學藥學生物醫學工程等學科的理論和方法以實驗動物和動物實驗技術為研究對象產生實驗動物資源動物模型資源動物實驗技術生物信息和動物實驗設備等為生命科學醫學藥學食品農業環境航空航天等相關學科發展提供系統性生物學材料和相關技術實驗動物學科既為上述相關學科的基礎研究提供創新的資源和技術也為相關學科的成果向應用轉化
中國實驗動物學科發展40年
實驗動物學是一門新興交叉學科,它集成了生物學、獸醫學、生物工程、醫學、藥學、生物醫學工程等學科的理論和方法,以實驗動物和動物實驗技術為研究對象,產生實驗動物資源、動物模型資源、動物實驗技術、生物信息和動物實驗設備等,為生命科學、醫學、藥學、食品、農業、環境、航空航天等相關學科發展提供系統性生物學材料和相關技術。實驗動物學科既為上述相關學科的基礎研究提供創新的資源和技術,也為相關學科的成果向應用轉化提供評價工具,因此,實驗動物學科是國家科技創新體系的支撐條件,也是國家科技成果轉化和生物醫藥等行業發展的支撐條件,同時也是生物安全、環境安全和食品安全等國家重大安全領域不可或缺的保障條件。

實驗動物是指經人工培育或人工改造,對其攜帶的微生物實行控制;遺傳背景明確、來源清楚,用于科學實驗、藥品、生物制品的生產和檢定及其他科學實驗的動物。目前,常規的實驗動物資源包括實驗動物物種資源、遺傳工程動物資源、人源化動物資源、人類疾病動物資源等四類。其中,實驗動物物種資源包括常見實驗動物:小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、小型豬、猴等,也包括雪貂、土撥鼠、裸鼴鼠、樹鼩等用于特定研究領域的特種動物。遺傳工程動物資源是指用現代的基因修飾、遺傳育種等技術研制或培育的新型遺傳信息改造動物。人源化動物是指聯合免疫缺陷、基因修飾、干細胞等技術,研制的帶有人的功能性基因、細胞、組織甚至器官的動物。人類疾病動物模型是指在醫藥研究中,采用物理、化學、手術、生物等技術,建立的模擬人類疾病發生發展過程的動物。實驗動物資源是實驗動物學科的核心產出,也是實驗動物學科為生命科學、醫學等相關學科提供支撐的著力點,因此,實驗動物資源是保障科學研究的戰略科技資源之一,在發達國家,實驗動物資源被列為優先發展的科技支撐資源,給予大量、穩定的經費資助,從而產生了豐富的實驗動物資源,有效支撐了科學研究的深度和廣度,提高了醫藥成果轉化的效率,從而保障了發達國家生命科學和醫藥領域的全球領先地位。

01

實驗動物學發展歷史

古代科學研究與動物實驗

古代早已有科學家通過研究動物發展生命科學和醫學的記載。例如西方醫學的奠基人希波克拉底通過動物解剖創立了四體液病理學說。古希臘的亞里士多德研究動物形態學和分類學,將動物學體系分為形態描述、器官解剖和動物生殖三部分。古羅馬的蓋倫以各種動物為模式,通過大量解剖知識形成了最早的生理學體系。英國皇家御醫哈維通過對不同動物的活體解剖,了解到心臟跳動的實際情況。

近代,1798年英國醫生琴納第一次給人接種牛痘,證明可以免除人感染天花。法國化學家巴斯德研究僵蠶病、雞霍亂和狂犬病,在1879—1885年先后發明了雞霍亂、犬與人狂犬病疫苗。德國科學家科赫通過研究農畜的炭疽病,在兔和小鼠身上做試驗,于1876年分離了炭疽桿菌。俄國生理學家巴甫洛夫以狗為研究對象,1891年開始研究消化生理,建立了條件發射學說。實驗醫學之父—法國生理學家伯納發明了很多動物研究的復雜方法,他評論說“對每一類研究,我們應當選擇適當的動物,生理學或病理學問題的解決常常有賴于所選擇的動物”。

實驗動物出現及學科建立

小鼠是最早出現的實驗動物。1900年,美國的一位退休教師萊斯羅普建立寵物鼠場,實驗小鼠很多品系都是從這里選育而成的。1902年,美國哈佛大學的卡斯特購買寵物鼠用于孟德爾遺傳定律研究,培育出C57BL小鼠。1902年,法國動物學家居埃諾把孟德爾遺傳學研究方法應用于動物界,發現小鼠隱性性狀與顯性性狀之間的關系同樣遵循孟德爾遺傳定律。1909年,卡斯特的學生李特培育出了第一個近交系小鼠—DBA。因此,20世紀初,是實驗動物資源發展的起點,至今約百余年歷史。

20世紀中葉之前,是實驗動物物種和品系資源的重點發展階段,各種近交系、封閉群的大、小鼠品系,以及兔、比格犬等實驗動物品種被相繼培育出來,上述資源的產生和應用,促使實驗動物學科于20世紀50年代成立。20世紀末期,基因工程技術的出現及其在實驗動物領域的應用,促進了實驗動物資源的飛速發展。例如轉基因技術、同源重組依賴的基因敲除技術、人源化動物技術等,促進了小鼠全基因敲除等計劃的實施,催生了數以萬計的基因工程動物品系產生。21世紀初,CRISRP基因快速編輯技術的問世,極大加速了實驗動物基因編輯的進程,并且使原本極其困難的大動物基因敲除技術門檻降低,促進了定點突變、組織和時空特異性敲除動物和基因修飾大動物資源的發展。

歐美發達國家鑒于實驗動物學科對國家科技發展和產業發展的重要支撐作用,競相將該學科作為戰略支撐學科給予大量和穩定的資金資助。以1929年建立的美國杰克遜實驗室(JAX)為代表,歐美發達國家紛紛建立了代表性研究機構,例如桑格爾研究所、日本熊本大學等,集中進行實驗動物資源研制、培育和共享。

為了在國際實驗動物資源競爭中占領優勢,美國在1962年專門成立了國家研究資源中心(National Center for Research Resources,NCRR)。據統計,僅通過NCRR 支持建立的國家級實驗動物資源和技術服務機構涉及嚙齒類動物、非人靈長類動物、水生動物、豬、無脊椎動物等動物種類。其中,嚙齒類國家中心12 個,現有嚙齒類人類疾病動物模型20000多種;非人靈長類研究和資源中心15個;大猩猩研究資源中心3個;遺傳資源分析庫6個。NCRR于2011年并入美國國立衛生研究院(National Institute of Health,NIH),其50余年的發展歷程對于推動美國實驗動物資源發展及全球領先地位起到了不可或缺的作用。

除了學科研究和資源建設之外,發達國家也意識到了實驗動物的微生物質量和遺傳質量對科學研究的重要性,美國在1950年成立實驗動物管理小組,后改組成美國實驗動物學會;德法英日等也紛紛建立了專門的實驗動物管理和研究機構。

鑒于實驗動物表型信息對于科學研究的重要意義,2006年成立了國際突變小鼠表型研究聯盟(International Mouse Phenotyping Consortium,IMPC),目前成員有11 個國家的19個研究機構,目標是建立同一背景品系下的2萬個基因敲除小鼠品系,并通過標準表型分析技術完成所有小鼠表型的信息分析,將小鼠資源和表型信息全球共享。

中國實驗動物學科發展歷史

中國在很早以前就有動物實驗的記載,如利用動物鑒定食物的毒性、選擇藥材等,而開展小鼠類的實驗動物工作是1918 年由齊長慶在原北平中央防疫處飼養小鼠開始的。1919年,謝增恩靠捕捉野生地鼠做肺炎球菌的鑒定,1944年中國從印度引入英國出口的Swiss小鼠,并培育成廣泛使用的昆明小鼠。隨后,中國自主培育了一些實驗動物新品種品系。然而,實驗動物學在中國的真正起步和發展始于20世紀80年代初。1980年,確定國家科委為中國實驗動物管理部門,并于1982年召開了第一次全國實驗動物科技工作會議,代表中國實驗動物學科和實驗動物行業進入正規發展階段,距今已有近40年的歷史。1987年,中國實驗動物學會正式成立,1988年被接受為國際實驗動物科學委員會的成員國。通過建立實驗動物管理體系和政策法規體系、實行實驗動物標準化、建設實驗動物技術平臺、建立實驗動物資源基地等,實驗動物學在中國得到了迅猛發展。

通過863計劃、科技資源支撐計劃、科技重大專項等項目的資助,中國的實驗動物資源不斷發展。20世紀80年代,中國醫學科學院醫學實驗動物研究所通過與JAX實驗室、馬里蘭州立大學、奧根大學等機構開展資源和學術交流,引進國內外實驗動物種子,建立起包含50余個大、小鼠品系的國家第一個實驗動物資源種子庫。20世紀末,中國的實驗動物資源建設以大、小鼠品系培育、質量控制和標準化建設為主。

21世紀初,隨著中國醫學研究水平的不斷提高,對實驗動物資源需求日益增加,推動了實驗動物資源的被動發展,應用于特定疾病研究的實驗動物物種資源不斷被培育和引進。隨著國際基因工程技術的發展,國內學者不斷跟蹤掌握先進的技術,并在實驗動物領域拓展,尤其是近期的CRISPR技術在大鼠、猴等實驗動物的應用方面,達到了國際領先水平,并完成了國際首批基因敲除小鼠、基因敲除大鼠、基因敲入大鼠、基因修飾猴和豬模型研制。這些技術的發展,標志著中國在實驗動物資源培育和研制能力上,達到了國際先進水平。

中國實驗動物資源研究機構伴隨著學科起步而不斷增加、臻至完善。最早的是中國醫學科學院醫學實驗動物研究所,隨后成立的代表性機構包括南京大學模式動物研究所、中國食品藥品檢定研究院實驗動物資源研究所等。上述機構對促進中國實驗動物學科發展起到了重要作用,例如中國醫學科學院醫學實驗動物研究所1986年編寫了中國第一本實驗動物學教材,建立了中國第一批實驗動物種子資源庫,成立了中國實驗動物學會,并實施“中日實驗動物人才培訓”項目,成立了全國實驗動物標準化技術委員會,開創了醫學-比較醫學學科,成為國家重大傳染病防治專項的實驗動物技術平臺,并建立了中國最大的人類疾病動物模型資源庫;南京大學模式動物研究所建立了中國最大的基因工程小鼠資源庫,將中國基因工程小鼠資源總量提升至國際第5位,并加入了國際小鼠基因敲除計劃;中國食品藥品檢定研究院實驗動物資源研究所承擔了國家嚙齒類實驗動物種子中心和國家實驗動物質量檢測中心運行。上述工作有力地推動并引領了中國實驗動物學科的發展。

在平臺建設方面,擁有了一系列的基因工程動物模型、人類疾病動物模型研制平臺,以及系統的疾病動物模型表型分析平臺,能夠為生命科學和醫學研究提供較為系統的動物模型資源研制、分析和評價技術服務。

為加強實驗動物種子資源儲備和供應,科技部成立了7個實驗動物種子中心,包括嚙齒類、遺傳工程小鼠、禽類、犬類、非人靈長類動物和實驗動物數據資源中心等。

同時,鑒于實驗動物資源在醫學研究中的重要保障作用,中國醫學科學院建立了中國第一個人類疾病動物模型資源中心,提供疾病動物模型資源的研制、共享和信息服務。

02

中國實驗動物學科現狀

基礎研究

醫學-比較醫學學科的建立,是中國實驗動物學科對國際的突出理論和技術方法貢獻。比較分析技術最早起源于獸醫學領域,主要進行動物之間解剖學和生理學等方面的差異比較和生物學功能分析。中國實驗動物科技工作者在將實驗動物應用于醫學研究的過程中,針對不同實驗動物與人類之間的差異,為提高動物模型模擬人類疾病的水平、解決動物模型在臨床和藥物研究中的針對性應用問題,創立了醫學-比較醫學學科,通過比較不同物種實驗動物與人類之間在遺傳、生理、解剖、免疫、生化等方面的差異,分析不同物種的疾病動物模型與人類疾病之間在癥狀、病理、影像、行為等方面的差異,創建了醫學比較信息庫,編寫了23冊涵蓋比較遺傳學、比較組織學圖譜、比較生理學、比較病理學、比較影像學等等在內的系列醫學-比較醫學叢書,構建了學科的知識體系,為醫學研究和藥物研發人員的動物模型選擇、建立及精準應用提供了指南。醫學-比較醫學學科體系,是中國實驗動物學科在理論體系方面領先國際的一項杰出成果。

在技術方面,中國跟蹤國際前沿技術并拓展應用,建立了轉基因技術、基因敲除技術、重組鋅指核酸酶(ZFN)技術、類轉錄激活樣因子效應物核酸酶(TALEN)技術、人源化動物模型技術以及CRISPR/Cas9技術等,目前已經建立了10余個先進的實驗動物技術平臺,建立了轉基因技術、基因打靶技術,大片斷轉基因技術、ZFN技術、TALEN技術、轉座子技術等基因工程技術平臺,可以對小鼠、大鼠、斑馬魚、雞、豬、馬、牛、羊等動物進行基因修飾,并在CRISPR/Cas9技術問世時,能率先優化并拓展應用于小鼠、大鼠、小型豬、犬和猴等動物。同時,動物模型的分析技術也達到了國際先進水平,數字化病理分析技術、分子影像技術、生物信息學技術、組學技術、胚胎技術、芯片技術、行為學技術、芯片遙感技術、芯片條碼技術在模型分析方面得到廣泛應用,使動物模型分析進入活體、即時、無創階段,結合經典的分析技術,在研究生命現象、疾病發展過程等方面有了更科學、快速的方法,極大地促進了生命科學和醫藥、農業、環境等領域的創新研究。

實驗動物資源

實驗動物品種資源。經過近40余年的實驗動物品種培育和引進,目前中國常用實驗動物及實驗用動物有30余個品種、100多個品系。自主培育的小鼠品系有615小鼠、TA1小鼠、TA2小鼠、T739小鼠、NJS小鼠、無毛鼠、KM小鼠等。同時,通過對野生動物或家養動物馴化,建立的自主培育動物品種有小型豬、東方田鼠、長爪沙鼠、中國地鼠、灰倉鼠、灰旱獺、小家鼠等。

根據不同動物的生物學特性及其在生命科學和醫藥研究中的作用,引進了裸鼴鼠、雪貂、土撥鼠、狨猴、綠猴等具有重要醫學價值的動物,增加了實驗動物資源種類,并在傳染病、腫瘤和生命科學研究方面開展了應用研究。

遺傳工程動物資源。中國的遺傳工程動物資源發展以基因工程動物為主。20世紀80年代后期,中國科學家開始從事基因工程動物的研究,并先后開發出一批有價值的轉基因小鼠,如阿茨海默癥轉基因小鼠、人突變載脂蛋白轉基因小鼠、高脂血癥模型、四環素調控的HCV 嵌合體小鼠等。隨著ZFNs、Talon等技術的發展,中國開始研制基因敲除動物資源。2006年,科技部啟動了基因條件性突變小鼠計劃,通過4年攻關,完成了150個基因突變小鼠品系的研制。但由于研究機構缺乏和資助有限,基因工程技術當時仍然以小鼠為主,且引進的資源占很大比重。

CRISPR技術的出現,為中國遺傳工程動物資源發展帶來了新的契機,基因快速編輯技術,首先促進了轉基因小鼠、基因敲除小鼠、條件性敲除小鼠和靶點基因人源化小鼠資源的大力發展,使中國以南京大學模式動物研究所為代表機構的基因修飾小鼠資源不斷增加,總量達到3千余種。在大鼠方面,隨著掌握了基因敲除大鼠技術和基因條件性敲除大鼠技術,國內以中國醫學科學院醫學實驗動物研究所和武漢大學為代表機構的基因修飾大鼠資源迅速增加,建立了國際上第二大基因修飾大鼠資源庫。同時,由于率先開展了CRISPR技術在猴、小型豬等大動物基因編輯方面的應用,使中國的基因編輯的大型實驗動物資源處于國際領先地位。

遺傳多樣性動物資源是應用協同重組技術等建立的基因高度多態性、能反映人群復雜遺傳背景差異的動物品系資源,是復雜性狀疾病研究、疾病易感動物資源鑒定、藥物敏感基因篩選、重要致病基因功能發現、精準醫療研究的重要動物資源。中國參與了國際復雜性狀疾病小鼠聯盟,培育了遺傳多樣性小鼠資源,目前該資源全球共200種品系,中國則擁有70種,超過了全球的1/3。

人類疾病動物模型資源。人類疾病動物模型資源是實驗動物為醫藥研究服務的支撐點。據不完全統計,中國人類疾病動物模型資源約700余種。以中國醫學科學院醫學實驗動物研究所為代表,建立了中國第一個人類疾病動物模型資源中心,中心擁有172種多物種集成的人類疾病動物模型資源,涵蓋神經退行性疾病、心血管疾病、代謝性疾病、腫瘤、免疫系統疾病、呼吸系統疾病、艾滋病、結核、病毒性肝炎、新發突發傳染病等,并建立了中國第一個對多物種疾病模型進行比較分析的醫學-比較醫學數據庫。

在人類疾病動物模型資源方面,傳染病動物模型資源庫的建立是一項領先國際的成果。圍繞突發傳染病防控對動物模型的應急需求特征,針對缺乏突發傳染病動物模型創制技術和資源儲備的國際難題,中國科學家經過十幾年的努力,完成了傳染病動物模型創制技術的創新和集成,建立了應對突發傳染病的動物模型前瞻性儲備庫,創建了國際最大、覆蓋病原種類最多的傳染病動物模型資源庫,成為支撐中國重大傳染病和突發傳染病防治的實驗動物技術平臺,有效地促進了疫情防控、科學研究、疫苗和藥物研發。

人源化動物模型資源。在單基因人源化動物資源方面,隨著基因快速敲入技術的發展,國內主要的研究機構均具備了研制的能力,此方面資源集中在p53、TNF-α等藥物靶點基因的人源化,用于體內研究人源靶蛋白對藥物刺激的反應。

在組織人源化方面,依賴于免疫缺陷動物資源的發展。中國用于研制人源化動物的基礎實驗動物資源,經歷了從裸鼠到NOD/SCID、再到NSG小鼠的過程。目前,NSG小鼠是常用的研制人源化動物模型的免疫缺陷動物,主要用于免疫系統或肝臟人源化動物,用于提高對人源病毒的敏感性。

實驗動物標準化

20世紀80年代實驗動物學科在國內開始發展后,中國很快意識到實驗動物質量的重要性。1985年,衛生部率先成立醫學實驗動物管理委員會,推行實驗動物合格證制度,并著手建立醫學實驗動物標準,于1992年正式出版《醫學實驗動物檢測手冊》,成為實驗動物標準的藍本。

1988年,北京市和上海市率先成立了醫學實驗動物管理委員會,推行實驗動物質量、設施許可證和技術人員資格認可制度。1994年國家技術監督局發布實驗動物標準,包括了實驗動物環境及設施、實驗動物質量等級、實驗動物遺傳質量控制和實驗動物營養飼料4個方面共47項。2005年,全國實驗動物標準化技術委員會成立(簡稱標委會),2015年被國家標準委批準成為全國首批39家團體標準試點單位之一,成為中國科協首批13家團體標準試點學會之一,以及中國團體標準聯盟、中國科協團體標準工作群成員單位。目前,標委會完成了83項國家標準、28項團體標準的修訂。此外,中國實驗動物工作在法制化管理、質量控制、資源建設、人才教育與培訓方面開展了卓有成效的工作。

同時,由于對部分科學概念(例如SPF動物)認知的限制,部分國標(如實驗動物微生物控制國標)有待于在科學嚴謹性方面進行修改,以提高中國在實驗動物資源國際標準制定方面的話語權,并提高資源培育效率并降低成本。

實驗動物科技人才培養

中國實驗動物人才教育和培養有3種方式:一是從業人員崗前培訓,二是專業技術培訓,三是實驗動物學歷教育。實驗動物從業人員已經達到10萬人以上,技術培訓的專業規模也達到上萬人次。多數醫藥學院和部分獸醫類院校面向研究生和本科生開設實驗動物學課程,培養了近千名高素質的專業人員,為中國實驗動物科學技術快速發展打下了的人才基礎。2016年,出版了《實驗動物從業人員要求》的標準,開始建立分類別、分層析的人才水平評價體系。根據該標準,中國實驗動物學會認可了一系列的實驗動物從業人員繼續教育基地,開展人才等級培訓。

國際交流與合作

在中國實驗動物學會的組織下,中國實驗動物學科十分注重國際人才、資源、技術交流和合作,每年定期開展國際學術交流活動,加入了國際基因敲除小鼠聯盟、國際復雜性狀疾病小鼠聯盟、國際小鼠表型研究計劃等,并在國內開展了遺傳多樣性小鼠研討會、人源化動物模型研討會、動物福利倫理等國際論壇,以及實驗動物繁殖育種、管理、動物實驗技術等方面的國際培訓。

中國實驗動物學科的國際影響力也不斷提高。中國實驗動物學會是亞洲實驗動物學會聯合會發起機構之一,并由中國實驗動物學會代表擔任聯合會的輪值主席。同時,中國實驗動物學會成為國際實驗動物科學理事會的6家領導機構之一,并負責國際實驗動物科技人才培訓部工作。2016年,中國實驗動物學會獲得了“中國科技期刊國際影響力提升計劃項目”資助,創辦了中國實驗動物學領域的首個英文學術期刊《Animal Models and Experimental Medicine》。

學科發展布局

為促進中國實驗動物學科的發展,滿足生命科學和醫學等相關學科科技規劃對實驗動物科技的需求,中國實驗動物學會組織專家,編制了中國實驗動物學科未來發展的藍圖:編寫了《中國實驗動物學科發展報告》、中國工程院的政府咨詢研究項目《實驗動物科學技術與產業發展戰略研究報告》。根據上述規劃,聯合中國工程院,組織撰寫并向國務院提交了《關于加強中國實驗動物科技創新的建議》,獲得了批準,為實驗動物科技發展帶來了機遇。

問題與不足

中國現代化實驗動物科技和行業起步較晚,專業人才極其匱乏。1988年經國務院批準,國家科委發布了《實驗動物管理條例》,這是中國實驗動物科技和實驗動物行業化時代的進步。《實驗動物管理條例》明確規定了國家科技行政主管部門主管全國的實驗動物工作。但是,多年來缺少專門的機構進行行業管理和科技的持續的投入,全國實驗動物工作發展極不平衡。

在近40年的發展中,實驗動物學科起步遲于發達國家近80年,且國內對實驗動物學科的重視程度不足,對學科的投入以分散的科研項目資助為主,中國缺乏對實驗動物學科的專門立項,缺乏穩定的資源保種經費支撐,缺乏學科發展的中長期規劃。因此,與美國等發達國家相比,中國的實驗動物學科發展依然相對落后。

在實驗動物品種總量上,中國的實驗動物物種僅有30余種,遠落后于日本(100余種)和美國(210種),物種總數不及美國的1/6;在基因工程動物、突變系等遺傳修飾的實驗動物品系資源上,中國僅有3000余種,不及美國總量的1/8;在疾病致病機制研究、傳染病預警研究、靶點藥物研發、藥物和疫苗評價不可或缺的人類疾病動物模型資源方面,中國的資源總量依然嚴重不足。例如在老年癡呆癥、帕金森等神經疾病模型總量上,中國僅為美國的1/20,在心血管疾病模型總量上,中國僅為美國的1/15,且遠低于日本現有水平。因此,中國的實驗動物資源總量還處于相對匱乏狀態,且存在資源分散保存、共享程度低等問題。由于發達國家在重要的實驗動物資源方面限制對華出口,更加劇了中國資源貧乏的局面。

同時,實驗動物資源缺乏統一管理,資源分散保存容易丟失、缺乏標準化等現狀,導致生命科學和醫學等學科的研究人員無法得到科研所需的實驗動物、無法及時得到實驗動物、動物實驗批次間的重復率差等問題。造成上述問題的原因主要有3個方面:1)對實驗動物學科的戰略地位認識不足,重視程度不夠,缺乏對學科的明確定位,未能列入國家科技優先發展計劃,導致實驗動物學科發展滯后于生命科學和生物醫藥領域發展;2)缺乏學科發展規劃,學科長期停留在滿足其他學科的資源和技術需求,缺乏學科自身的基礎研究投入,缺乏領軍人才,缺乏對實驗動物和動物模型深入分析和信息深度挖掘;3)科技經費投入少而分散,缺乏資源維持的穩定經費投入,導致資源分散研制、易丟失、共享程度低。

若上述問題得不到解決,將會形成嚴重制約實驗動物學科發展的瓶頸,導致學科處于低水平跟進、模仿狀態,限制基礎研究成果、資源建設和技術創新,從而影響相關學科科研項目順利實施、動物實驗結果可靠性、創新思路的實驗和證實、科學研究水平和系統性,最終阻礙中國相關學科科技創新能力提升,喪失科技和產業的國際話語權,進而降低對國家安全、人民健康、經濟發展的科技保障水平。

03

中國實驗動物學科發展布局

基礎研究

基礎研究是學科發展的根本,是實驗動物資源和技術創新的原動力。在基礎研究上,應加強實驗動物遺傳育種學、實驗動物醫學、實驗動物微生物學、比較生物學、醫學-比較醫學等主要分支領域的研究。在遺傳育種學方面,應針對相關學科的需求,研究不同用途的新型實驗動物育種和質量控制技術;在實驗動物醫學方面,應開展實驗動物的解剖學、生理學、遺傳學、動物病理學、動物藥理學、動物內科學、動物外科學等研究;在實驗動物微生物學方面,應深入研究實驗動物攜帶微生物對免疫、疾病表現的影響,為國家微生物質控標準制定提供實驗依據;在比較生物學方面,應研究不同物種的實驗動物在基因、蛋白、組織、器官等層次的差異與生命現象之間關系,通過比較揭示生命現象的本質;在醫學-比較醫學方面,應該以系統的多物種疾病動物模型體系為基礎,研究醫學問題在人及不同物種動物中的相似性和差異性,系統比較、研究造成這些差異性的分子、組織和整體機制,以了解人類的疾病、衰老、壽命本質,形成醫學比較信息。

實驗動物資源建設

實驗動物資源建設是學科發展的重點內容。在實驗動物物種資源建設上,針對病原易感、神經退行性疾病、代謝性疾病等研究需求,需要新引進或培育30個以上的實驗動物新物種,并將已有的新型動物資源培育成實驗動物,包括非人靈長類動物、雪貂、毛絲鼠、土撥鼠等遺傳品質不穩定、病原譜缺乏,但科研依賴性強、用途明確的后備動物,實現物種資源總量翻番。在實驗動物品系資源建設上,需要建立系列基因系統性敲除和轉基因的大、小鼠、斑馬魚、果蠅等模式動物資源,以及人源化動物、悉生動物和遺傳復雜性狀小鼠等資源。圍繞不同研究目的的需求,針對性進行遺傳工程動物新品系研制,使中國需要的資源總量達到國際先進水平。在人類疾病動物模型資源建設上,應圍繞中國重大疾病、器官移植、新藥創制等研究的多樣化需求,研制多品種(系)、多病種、多病因、多表型的人類疾病動物模型資源,并系統分析疾病動物模型的表型信息,完善人類疾病的醫學比較信息庫,實現動物模型分析技術和評價指標的規范化,為藥物臨床前轉化提供標準化、新藥物特異的動物模型和評價技術。

發展模式

為加快中國實驗動物科學技術創新發展步伐,為未來中國20年內生命科學、醫學、藥學、農業、生物科技等領域的發展,需要重視以下3個方面。

1)充分認識實驗動物科學技術發展的戰略地位。實驗動物科學技術是醫學、藥學、農業、環境及生命科學相關新興產業的創新前沿和巨大推動力,是生命科學、醫學創新研究的重要組成部分,是生命科學創新研究最活躍的領域。

2)切實加快實驗動物科學技術發展的步伐。根據中國科技發展的總體發展規劃中生命科學、醫學、藥學、農業等領域對實驗動物資源、技術、產業、人才等的總體需求,通過頂層設計,制定中國實驗動物科學技術未來10~20年的發展策略,總體布局,產業規模和發展重點。為實驗動物科學與技術的穩步發展和更好地支撐生命科學、醫學、藥學、農業等領域的持續協調發展制定前瞻性和綱領性文件。

3)建立實驗動物科學技術創新發展體制與機制。加強國家層面實驗動物立法和實驗動物系列標準制修訂,提高實驗動物法制化、標準化管理水平。建議在國家食品安全管理委員會下設實驗動物管理委員會。建立、完善實驗動物法律法規與管理體系。建立實驗動物從業人員職業培訓和資質認證制度。建立健全實驗動物標準體系。建立資源研制、引進、保存與共享的長期維持機制。建立行業自律機制,實現行業自我管理。

配套措施

管理體系的完善。在法律法規、國家標準層面,部委協調層面和基層管理層面加強管理體系建設,為戰略目標的實現提供管理方面的保障。加強相關部門間的協調,由主管部門牽頭,理順現有管理體系,建立部委協調和統籌的機制。實現全國法律、法規、標準,質保技術、試劑、質檢體系的統一,進而實現統一管理。修訂實驗動物管理條例,制定高效的實驗動物進出口管理辦法,完善實驗動物標準體系,建立符合國情的實驗動物設施和人才培訓、認證與評價制度。

建立穩定的科技投入機制。根據未來15~20年中國生命科學、醫學、藥學、農業等領域對實驗動物資源、技術、產業和人才等的總體需求,設立相應規模的實驗動物科研專項資金,重點解決實驗動物資源貧乏和研究平臺不足問題。按照中長期發展規劃,合理分配科研經費,保障實驗動物科學技術與產業的快速可持續發展。

建立資源保存和共享的機制。扶持并建立3~5個實驗動物和動物模型資源的研制、保存和共享中心,在國家層面建立資源共享機制,形成一套從公益性資源建設項目立項、資源信息公開、國家統一資源信息平臺嵌入、資源創制和使用權益分配、供應周期和收費制度透明、到績效考核和后補助機制健全的管理模式,實現資源相對集中、信息統一、共享方式明確。

基礎設施建設。依托實驗動物資源和資源保存機構,建設10~15個國家級實驗動物資源和技術基礎設施,通過系統的設施、設備、人才和管理體系建設,建立國家級實驗動物科技服務平臺,為相關學科研究提供國際先進水平的專業資源和技術支撐。

實驗動物人才隊伍和培訓體系建設。加強實驗動物人才隊伍培訓教育機制建設,建立人才認證評估體系,解決保障實驗動物科學技術及其產業發展的人才瓶頸問題。通過全國實驗動物人才資源集成、現有人才技術能力提升、人才認證評估體系建設,形成專業育種、資源保存、醫學比較分析、信息等優勢互補的不同層次的人才隊伍和培訓體系。

實驗動物標準體系建設。現有實驗動物國家標準主要是質量控制標準,基礎標準和產品標準缺乏,應集中對實驗動物生產過程控制,質量追溯,保存運輸,銷售管理,實驗動物(包括實驗用動物)、動物模型評價,相關產品生產、使用等進行分塊集中制定。農業實驗動物、模式動物和基因工程動物模型的標準亟須規范。

04

結論

實驗動物學是集成生物學、獸醫學、生物工程、醫學、藥學、生物醫學工程等學科的理論和方法,以實驗動物和動物實驗技術為研究對象,產生實驗動物資源、動物模型資源、動物實驗技術、生物信息和動物實驗設備等的交叉學科,在中國這一領域發展的40年內,已經取得了一定的成果,在未來的發展過程中,更應進一步加強基礎研究,著重實驗動物資源建設,以期更有效地支撐科學研究的深度和廣度,提高醫藥成果轉化的效率。 溫馨提示:87%用戶都在生物谷APP上閱讀,掃描立刻下載! 天天精彩!
中國實驗動物學科發展40年
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