動物模型存在的缺陷

自1983年聯邦政府對動物試驗要求規定到頒布FDA現代化法案2.0，世界各國對于動物試驗的法規愈加規范，但許多人類疾病的新藥、仿制藥的藥物研究在臨床應用上的局限性有目共睹。正如2022年FDA現代化法案的主要發起人Vern Buchanan在新聞稿所說的：“在很大程度上，動物試驗不能預測人類對藥物的反應，當藥物進入臨床試驗時，失敗率非常高”。

 

法案的推動者Wayne Pacelle表示：“90-95%在動物試驗中已證明安全的藥物在人體臨床試驗中卻會失敗，因為動物試驗無法預測毒性或缺乏療效”。缺乏療效的藥物重復研究大大延長了藥物的研發成本，而無法預測的毒性在增大臨床試驗周期的同時更是帶來了不少未知的隱患和副作用。采用如今新式非動物的測試方法則可在提高研發速度的同時提供更可靠的結果。

Wayne Pacelle在modernizetesting上的發文中表示：

盡管幾十年來為阿爾茨海默病和癌癥的動物研究提供了數十億美元的資金，但癌癥藥物開發的失敗率仍然是97%，阿爾茨海默氏癥的失敗率仍然是99%，并考慮這些結論：

1.超過90%通過動物試驗的藥物在人體臨床試驗中失敗。
2.通常無用的動物試驗的時間表是10到15年，研發資本成本為10億至60億美元，只是為了將一種新藥推向市場。
3.藥物不良反應是患者死亡的重要原因之一。
4.大多數疾病無法治愈，7000種罕見疾病很少受到主要藥物開發商的關注，因為商業回報永遠無法等于或超過前期研發成本。

總結：基于人類生物學的新研究表明，替代方法在衡量實驗藥物的安全性和有效性方面要有效得多。

用什么替代動物模型
 

在《science》期刊中提到Tamara Drake認為，在批準藥物進行人體試驗時，FDA應更多地依靠計算機建模、器官芯片等技術，而類器官培養模型無疑是上佳之選。
 

Emulate公司制造包含了人類肝臟中的細胞和液體的肝臟芯片。

 

在《science》期刊中提到哈佛大學生物工程師Don Ingber所在的實驗室開發的器官芯片技術，該芯片通常由嵌入有機硅基聚合物中的空心通道組成，大小與計算機拇指驅動器相當。通道內襯著來自大腦、肝臟、肺和腎臟等器官的活細胞和組織，液體流過它們以模仿流經微小血管的血液和通過組織的液體跟蹤，就像在活體器官中一樣。當通過人體肝臟芯片泵送的實驗藥物損害細胞時，可以警示這種毒性。Emulate的研究團隊發表的研究中顯示，該芯片正確識別了87%的各種藥物，能在極大的提升了檢驗效率的同時擁有極高的準確度。

 

類器官能較好地在體外模擬體內三維器官環境，而且通過類器官和iPSC或iPS細胞分化技術，可以直接測試上百種不同的人類細胞和組織對藥物治療的反應，相較于動物模型，類器官模型能更為直觀地實時觀測藥物對人體細胞和組織作用。不管是在藥物藥效、藥物毒性還是腫瘤生成過程上都能比動物模型更優秀、快速，同時類器官移植與生理免疫上也為各種器官治療提供了新的思路。如英國劍橋大學的研究人員利用膽管細胞類器官成功對人體肝移植后的膽管進行修復，來自東京醫科齒科大學（TMDU）的研究人員提出的治療潰瘍性結腸炎的詳細科學實驗方案。

 

當然，要說類器官模型現在就能代替動物模型還為時尚早，不管是在技術上還是在細胞因子、抑制劑的研究上，都需要各位學者老師的探索發現，模基生物秉承著一顆推動醫學研究的心，期待與各位學者老師的交流與探討。

參考資料

1.美國新藥研制不再需要動物試驗也可獲批，如何看待這一重大轉變？（知乎：Frank）

2.動物實驗，目前無法完全替代！（中洪博元）

3.限制藥物研發中的動物試驗？虛驚一場過后的思考（藥渡）

4.FDA no longer needs to require animal tests beforehuman drug trials（science官網）

5.S.5002 - FDA Modernization Act 2.0（congress官網）

6.Sec. 355 - New drugs（congress官網）

7.M3(R2) Nonclinical Safety Studies for the Conduct of Human Clinical Trials and Marketing Authorization for Pharmaceuticals（FDA官網）

8.其他公開資料