实验动物科学简史

文/赵 勇

生命科学研究的基础科学
从利用动物探索生命现象,到培育出标准化实验动物进行科学研究,人类使用动物开展实验已有2 000多年的历史。最早有文献记载的动物实验,是从解剖学和胚胎学角度观察各种动物的生理结构差异以及病理的改变。我国在先秦时代就有利用动物鉴定食物毒性以及通过动物实验筛选药材的记载。
实验动物科学的发展一直与生命科学的发展相伴相生。1798年,英国医生琴纳第一次将牛痘接种到人的身体,证明其可以使人免除感染天花。19世纪末,法国化学家巴斯德通过研究感染霍乱的鸡和携带狂犬病病毒的狗,发明了鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗;德国科学家科赫通过在兔和小鼠身上进行炭疽病实验,分离出炭疽杆菌;俄罗斯生理学家巴甫洛夫研究狗的消化特点,进而建立了条件反射学说……实验动物在人类以及其他动物的药物、疫苗等研发和生命科学研究中,一直发挥着重要的作用。
20世纪初,孟德尔遗传定律得到广泛实践,美国哈佛大学利特尔培育出第一个近交系小鼠,标志着实验动物科学研究进入了标准化实验动物阶段。20世纪中叶,以美国Lobund实验室育成的无菌大鼠和英国医生格里斯特发现的胸腺缺乏免疫缺陷裸小鼠为代表的各种近交系、封闭群的大鼠、小鼠实验动物相继被培育出来。20世纪末,基因工程技术在实验动物领域获得深入应用,科学家利用基因修饰技术创造出数以万计的遗传修饰动物模型,再次促进了实验动物科学的飞速发展。近年来,CRISPR技术又极大地提升了基因快速编辑的能力,促进了定点突变、组织和时空特异性敲除动物和基因修饰大动物资源的发展。
随着实验动物遗传学研究的发展,实验动物表型学研究成为实验动物科学的重要内容。2006年,国际突变小鼠表型研究联盟成立,目前成员有11个国家的19个研究机构,致力于研究不同物种的实验动物在基因、蛋白、组织、器官等层次的差异及其与生命现象之间的关系,进而揭示生命现象的本质。实验动物的解剖学、生理学、病理学、药理学等研究领域也取得了显著进步。

我国实验动物科学的发展
我国实验动物科学的起步和发展始于20世纪80年代。1982年第一次全国实验动物科技工作会议召开,标志着中国实验动物科学进入了规范统一管理的全新发展阶段。1988年《实验动物管理条例》颁布,成为我国实验动物科学发展的重要里程碑,应用人工饲育的、遗传背景明确清楚且携带病原微生物得到控制的实验动物开展科学研究成为动物实验的标准要求。2001年国家科技部等七个部委联合颁布实施实验动物行政许可制度以来,各地实验动物学会、协会以及实验动物管理机构、实验动物质量检测实验室相继建立,实验动物质量标准、环境标准、营养标准等标准体系日臻完善,实验动物信息网络平台、实验动物人才培训基地逐步成型,中国实验动物科学进入了快速发展、高质量发展的新阶段。
近年来,我国实验动物科技工作者通过对动物的驯化,成功建立了小型猪、东方田鼠、长爪沙鼠、中国地鼠、灰仓鼠、灰旱獭、小家鼠等自主培育动物品种,并从国外引进了裸鼹鼠、雪貂、土拨鼠、狨猴、绿猴等动物,增加了我国实验动物资源种类。这些实验动物在传染病学、肿瘤学等诸多生命科学研究领域有着广泛应用。21世纪初,科研机构已先后完成了大量的基因修饰小鼠、基因修饰大鼠、基因修饰猴和基因修饰猪等实验动物模型的研制,我国实验动物科学发展已经达到了较高的水平。
2017年,中国科学院科研团队突破了非人灵长类动物体细胞克隆难题,培育出体细胞克隆猴“中中”“华华”,这标志着中国的实验动物资源培育和研制能力达到了国际先进水平。为全面提升实验动物科学发展水平,我国已建立了6个国家实验动物资源库(国家啮齿类实验动物资源库、国家鼠和兔类实验动物资源库、国家非人灵长类实验动物资源库、国家禽类实验动物资源库、国家犬类实验动物资源库、国家遗传工程小鼠资源库),分别设置于8个国家级实验动物资源中心(国家啮齿类实验动物种子中心北京中心和上海分中心、国家禽类实验动物种子中心、国家兔类实验动物种子中心、国家犬类实验动物种子中心、国家非人灵长类实验动物种子中心苏州分中心和国家实验动物数据资源中心、国家遗传工程小鼠资源库)。我国在实验动物资源收集与整合、资源创制与增量、资源保存技术研究与应用、资源标准化与共享服务等方面均取得了长足进步。
科学家研究实验动物的生命现象,是为了将这些研究成果推广应用到人类。实验动物是生命科学研究的基础,实验动物科学是现代科学技术的重要组成部分。

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