我們知道,目前大部分是動物實驗都是在實驗鼠上完成的,在基礎研究中我們常用它們研究藥物、生物治療或新技術的有效性、安全性。
但小鼠等實驗動物,由于其解剖結構、生理、病理特點、體重、生命周期、免疫系統(tǒng)等與人類之間存在著差別,在某些疾病模型的構建上存在壁壘,其實驗評價結果與藥械臨床使用結果方面也存在不同。
01、副作用方面
許多藥物在小鼠體內未必發(fā)生副作用,但在人體運用中卻會有副作用的產(chǎn)生。
02、疾病模型方面
絕大多數(shù)小鼠模型無法模擬神經(jīng)退行性病(阿爾茲海默癥、亨廷頓舞蹈癥、帕金森病、肌萎縮側索硬化癥等)典型神經(jīng)細胞死亡的病理特征。
03、有效性驗證方面
在小鼠腦疾病中發(fā)揮作用的藥物在臨床實驗中多以失敗而告終。

04、醫(yī)療器械評價方面
許多骨科醫(yī)療器械、手術機器人與補片無法適用于體型與人類相差過大的小鼠,無法開展試驗。
05、醫(yī)美器械評價方面
鼠的皮膚游離度較大,與人類的皮膚相差較大,植入定位困難,評價受限。此外,脂肪相關的醫(yī)美器械無法在小動物實驗中評價。
而且,很多疾病在大動物身上建模更容易,例如在豬身上更容易通過藥物等進行瓣膜鈣化疾病建模,而在小鼠身上建模的成功率低,故大動物模型在醫(yī)學研究中具有其獨特的優(yōu)勢。
大動物實驗的特殊意義
?器械研發(fā)方面
大動物實驗是器械研發(fā)過程中必不可少的一環(huán)。通過相關動物模型來考察產(chǎn)品的安全性和有效性,以及臨床相關參數(shù)的確定,預測其在人群中使用時可能出現(xiàn)的不良事件,降低臨床試驗受試者和臨床使用者承擔的風險,并為臨床試驗方案的制定提供依據(jù)及參考。
在早期研發(fā)階段,需要通過反復的大動物體內實驗去驗證醫(yī)療器械的可行性,發(fā)現(xiàn)潛在風險,并根據(jù)前期的研究結果,發(fā)現(xiàn)器械應用過程中可能存在的問題,并對器械進行改良。
同時,大動物實驗又是醫(yī)療器械進入人體前的最后一道關卡,這樣才能更好地保障患者的安全。所有植入人體的高端醫(yī)療器械,在應用于人體前都需要使用大動物進行實驗,以檢驗器械的安全性和有效性。
?藥物評價方面
主要評價安全性,有效性及給藥劑量,監(jiān)測藥物的毒副作用,以指導臨床合理用藥。一般藥物實驗在小鼠身上進行后會選擇大動物測試。
例如,阿霉素具有心臟毒性,可以通過大動物研究評價其安全劑量和毒性劑量,這是GLP評價中非常重要的一部分。
?疾病治療方面
大動物研究在基因治療、干細胞研究、組織工程、外泌體治療等新治療技術中占有十分重要的地位。
(1)隨著基因治療走入人們視野,給心血管等方面的疾病的治療帶來了新希望,但人們對其安全性始終存在顧慮。大動物研究為基因治療的安全性、有效性及毒副作用提供了更多的依據(jù)。
(2)在干細胞研究中,功能干細胞分化形成的心肌細胞移植后可促進心肌再生,但會出現(xiàn)明顯的心律失常的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象在大動物試驗中可觀察到,但對于小鼠而言,由于小鼠的心率很快,無法觀察到這一現(xiàn)象,故小鼠模型不適合用于評價細胞移植后心律失常的風險。
(3)在組織工程方面,若用小動物造模,組織貼片尺寸較小,而采用大動物構建與人類組織相似的大尺寸的組織貼片,有利于評價其移植后的安全性和有效性。
(4)在外泌體治療方面,在外泌體進入臨床研究之前,在需要通過大動物研究對其注射途徑和注射劑量等進行評價。
實驗動物
特點
應用
非靈長類
1、與人親緣關系最近;
2、大腦發(fā)達,有大量的溝回,視、聽、味、觸覺發(fā)達,空間立體感強;
3、繁殖周期長,飼養(yǎng)成本高,價格高;
猴場的管理要求嚴格,對于靈長類動物,倫理的要求也更加嚴格,目前市場仍處于供不應求的狀態(tài)。
1、藥物代謝
2、藥效
3、毒理學
4、傳染病
5、生殖研究
豬類
1、心臟結構與人類相似,血管走向基本一致
2、皮膚結構與人類相似;
3、內臟大小與人不同年齡段內臟器官相對應;
繁殖數(shù)量大,飼養(yǎng)要求不苛刻,價格較靈長類動物更為合理,國內的小型豬多為自然接近近鄰交配的封閉群體。這為小型豬品種培育提供了廣泛的資源基礎,并有利于培育工作的成功。
1、廣泛用于心血管疾病研究及相關藥物和器械開發(fā);
2、廣泛用于皮膚缺損、燙傷疾病的相關藥物研究;
3、醫(yī)美器械的臨床前評價,尤其是光電類設備;
4、手術機器人的臨床前評價
5、其他疾病模型,例如膝骨關節(jié)炎,肺栓塞,胰腺炎,器官切除與移植等
犬類
1、與一般的哺乳動物相比,在生理學和解剖學方面更接近于人;
2、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)達,嗅覺和聽覺強大,適應能力強;
3、血液循環(huán)系統(tǒng)發(fā)達,是第一批接受靜脈輸血的動物
4、毒理反應與人類相似
1、藥物的藥代動力學和毒理學研究;
2、神經(jīng)系統(tǒng)的研究,例如犬的腦中動脈栓塞后再通;
3、骨科植入類醫(yī)療器械的臨床前評價
4、血管置換類的醫(yī)療器械臨床前評價
兔子
1、兔子的眼睛結構與人類相似
2、兔子的皮膚對于測試化妝品或其他物質的過敏性反應也具有相似性
兔子的繁殖數(shù)量大,周期短,價格低,但容易應激,抑郁,自殘,在長周期實驗中需要設計備用動物,以保證實驗得到統(tǒng)計學意義的結果。
1、眼科實驗與眼科植入物評價
2、醫(yī)美植入物臨床前評價
3、瘢痕模型,用以評價祛斑效果
4、動脈粥樣硬化、心梗等心腦血管疾病模型
總的來說,實驗大動物是醫(yī)學生命科學研究的重要戰(zhàn)略資源,是生物醫(yī)藥基礎研究及應用開發(fā)的重要支撐條件,大動物模型研究直接影響生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。然而,由于缺乏專業(yè)的大動物實驗室,使得大多數(shù)科研工作者回避大動物實驗相關的課題申請,這是我國內大動物實驗相關的科研相對較少的主要原因。