
替代知多少
近年来,美国食品药品监督(dū)管理(lǐ)局(FDA)相(xiàng)继出台了《现代化法(fǎ)案2.0》以及一系列旨在推动动物实验替代(dài)的激进政策,例如新任FDA局长提出在单克隆抗体药物研(yán)发(fā)中(zhōng)采用非动物实验方法。与此同时,计算机模拟(nǐ)、类器官培(péi)养等新兴技术也在快速发展。在此背景(jǐng)下(xià),一(yī)些公众甚至包括部分业内人士不禁产(chǎn)生一种错觉:动物实验即将被全面替代。然而,情况果真如此吗?
事实上,动(dòng)物替代并非最近才提出的新概念,自1959年“3R原则”问世以来,科学界对动物实验替代方法的探索与推广从未(wèi)停止过。那么历经六十余年的(de)发展,截至目前,究竟有哪些替代动物实验的方法已经获得了国(guó)际间的广泛认可,并被(bèi)纳入了标准化应用体系呢?
在动物(wù)替代的国际互认组(zǔ)织中,经(jīng)济合作与(yǔ)发展组织(Organisation for Economic Co-operation and Development,简称OECD)无疑是现今唯(wéi)一(yī)一(yī)个具(jù)有国际影响力的动物替(tì)代方法评估、认证与发布平(píng)台(tái)。OECD是一个由38个成(chéng)员国组成的政府间国际组织,总部(bù)设于法(fǎ)国巴黎,其目标是推动成员国之间的经济发展、政策协调与合作。在(zài)化学品安全和动物实验替代方法的(de)国际互认方面,OECD具有(yǒu)极其关(guān)键的地位,其制定(dìng)的测试指南(OECD Test Guidelines, TGs)凭借严谨的流程、持续更新的技术标准以及全球范围内的(de)广泛采纳,已成为国际(jì)公认的(de)权威技术规范。OECD自1981年起就制定了《化学品良好实验室规范》和系(xì)列《测试指南》,覆盖毒理学(xué)、生态学(xué)、物(wù)理化学等多个领域。这些指南成为全球公认的标准,广(guǎng)泛应用于新药、农药、化学品等的(de)安全性评估中。OECD还建立了“数据互认制度(dù)”,即一国按照OECD TG进行的实验,其结果在所有(yǒu)OECD成员国(guó)及部分非成员国(如中国、印度、巴西等)中自动获得承认,无需重复实验。这一制度大(dà)幅降低了跨(kuà)国申报药品和化学品注册时(shí)的实验成本与伦理争议。
那么,能够(gòu)被这样一个发挥着行业引领与协调作用的组织—— OECD认可的关于人类健(jiàn)康领域的动物实验替代方法有多少呢(ne)?据笔(bǐ)者统计,截至2024年,OECD在其《化学品测试指南》中,共采纳(nà)了32项非动物实验(yàn)的替代方法用于(yú)人类健康的风险评估。这些替代方法主要分布在:皮肤腐蚀与刺激(4个)、眼部腐蚀与刺(cì)激(9个)、皮肤致敏(4个)、光毒性(3个)、遗传毒性/致突变(5个)、内(nèi)分泌(mì)干扰(5个)、免疫毒性(xìng)(1个(gè))及皮肤吸收(1个)等领域,详见(jiàn)文后附表。
下面我们就以皮肤腐(fǔ)蚀与刺激的替代方法为例,来(lái)探讨下现行的这些替代方案的原理、应用及其局限性。
皮肤腐蚀与刺(cì)激的替代方法主要包括OECD TG 430、431、435和439四种替代试验方法(fǎ)。其中,TG 430通过测定大鼠皮肤圆片(piàn)电阻下降幅度来评估(gū)角质层屏障受损程度,适用于(yú)快(kuài)速识别腐蚀性物质(zhì);而(ér)TG 431和TG 439则采用重建的人体(tǐ)皮肤三维模型,分别被用于(yú)评估化学物质的腐蚀性与刺激性,其原理是通过检测细胞活力来判断(duàn)皮肤损伤程度;TG 435则使用人(rén)工合成膜(如Corrositex®)模拟皮肤,通过试剂变色反应判断腐蚀性。这些体外方法适用于工业化学品(pǐn)、化妆品(pǐn)原料及药物(wù)成分的初筛,尤(yóu)其有助于在研发(fā)早期剔(tī)除腐蚀性或刺激性强的物质。尽管能够在(zài)一(yī)定程度上评估某些化学物质(zhì)的安全性,但这些方法仍存(cún)在明显的局限性,如(rú)难以处理成分复杂(zá)的混合物、无法反映皮肤的吸收和代谢过程,以及对腐蚀性边界物质的判断结果不够明确等。
类(lèi)似地,遗传毒性替代方案对体内代谢(xiè)活化、全身系统性毒性或多器官相互作用等复杂机制无法全面反映,因此在某些(xiē)高风险或监(jiān)管要求严格的评(píng)估(gū)场景下,仍需要体内验(yàn)证作为补(bǔ)充。内分泌干(gàn)扰的替(tì)代实验方案的局限性则在于仅能识别(bié)激素受体结合或转录激活等早(zǎo)期分子事(shì)件,而无(wú)法全(quán)面预测体内代(dài)谢(xiè)、反馈调节及多信(xìn)号通路交叉干扰带来(lái)的复杂内分泌干(gàn)扰效应,因此仍需结合整合性策略或后续体内验(yàn)证以提高(gāo)风险评估的完整性。
同时,这些替代方案(àn)多集中在毒理通路清晰、机制(zhì)单一的领域,如皮肤和眼睛的腐(fǔ)蚀、刺激与致敏反应,以及特(tè)定位点的遗传毒性和内分(fèn)泌受体介导的效应等;而在(zài)涉及人体健康更为复杂的毒理学评估领域,如全身毒(dú)性、慢性毒性、发育(yù)毒性及生(shēng)殖毒性等(děng)方面,目前获得OECD认证的非动物实验方法仍非常有限,仅在2023年有一个通过认证的免疫毒性替代方案(TG 444A)可提供参考。
因此可以说,虽然在皮肤刺激、过敏和腐蚀性等领域开发了一批动物实验替代方案,并且这些替代方案在初筛阶段(duàn)也发挥了重(chóng)要作用,尤其在化妆品、工业化(huà)学(xué)品等监(jiān)管较成熟的领域内取得了阶段性进展,但这些方法的适用范围仍相对有限,更多(duō)是用于早期风险识别或辅助分类,尚难以覆盖药物研发中涉及的全系统毒性、生殖发育毒性、慢性暴露毒性等复杂评估需求。更重(chóng)要的是,当前的(de)多数替代方法仍聚焦于(yú)“一个机制对应一个终点”的模式,尚未真正实现替代动物模型所具备的整体生(shēng)理响应和多器官互作能力。
因此,前文那种认为“动物实(shí)验即将迎来被全(quán)面(miàn)替代”的(de)观点实则是一种技术乐观主义下的误判。不可否认,在动物实验(yàn)替代方面我(wǒ)们已迈出了关键(jiàn)一(yī)步,但要实现真正意义上的“无动物实验(yàn)毒理学”,仍需在科学原理验证、跨物种(zhǒng)外推模型构建、监管标准对接、以及伦理与社会共识构建等方面,进行(háng)长期(qī)而系统的努力,这一转(zhuǎn)型绝非一蹴而就。未(wèi)来,动物实验的“全面替代”绝不只(zhī)是单一技术的突破,而是科学、政策、伦理与社会多方合力的协同演化过程。在(zài)这(zhè)个过程中,每一(yī)项被验证的替代(dài)方法,每一(yī)次减少实验动物(wù)的使用,都是向“科学进步与伦(lún)理理性相(xiàng)统一(yī)”的目标所迈出的坚实一步。