如何减少医学研究对动物的使用-英国谢菲尔德哈勒姆大学

Neil Cross博士

癌症生物学读者

每年都会有一些医学领域的重要研究，其目的是减轻癌症、银屑病等疾病对人体的影响或治愈这些疾病。这项研究挽救了很多生命，但它往往也会使很多动物失去生命。

2019年，在英国进行了340万次涉及活体动物的试验。小鼠、大鼠和鱼是最常用的动物，占比高达93%，而且狗和猴子等其他动物也会被使用。

在谢菲尔德哈勒姆大学，我一直在与Malcolm Clench教授、Chistine Le Maitre教授、Laura Cole博士和David Smith博士合作，寻找更人道的医学研究方法，以减少对活体动物的使用。

通过创建逼真的人体皮肤模型和3D细胞培养系统，我们可以对疾病的治疗方法进行测试，而无需在动物身上进行试验。

通过细胞培养创造出栩栩如生的组织

癌症研究的标准流程是在实验室中培养肿瘤细胞，并将其植入活小鼠体内。有时，为了试验不同的治疗方法，研究人员甚至会把肿瘤细胞植入几十只小鼠体内。

国家科研动物置换、改良、精简中心(NC3Rs)是一家总部位于英国的科学组织，致力于减少研究和测试对活体动物的使用。我们与NC3Rs进行合作，已经创建了在这些肿瘤细胞上进行测试的技术手段，所以不必将它们植入活的动物体内。

我们已经设计了一个3D细胞培养模型，用以模拟人体环境，并在其中培养细胞球体。然后我们利用质谱分析技术，研究癌细胞在该模型中发生了什么。

我们使用的成像仪器极其灵敏，这使我们能够观察细胞中的小分子(就如同你有一个令人难以置信的高倍显微镜一样)，同时还能确切地测量它们的质量。使用这种方法，我们可以看到3D细胞培养模型的内部环境，以识别不同的化学物质，并观察细胞的行为。

这些试验帮助我们实现癌症患者护理的个性化。以前，我们会将患者的肿瘤细胞植入20只小鼠体内，并对每只小鼠进行不同的治疗，寻找最合适的治疗方法并应用在患者身上。

我们通过3D细胞培养，能够在不使用小鼠的情况下，在实验室中进行相同研究。我们的研究结果表明，在培养模型中的细胞行为与预测一致，这意味着我们可以对癌症药物进行测试，为每个病人提供最好的治疗。

许多生物医学研究都是为了观察不同药物在进入人体后会产生怎样的结果。我们的另一个项目是对银屑病的研究，这种皮肤病影响了英国大约2%的成年人。为了测试不同的治疗方法，我们创建了一个人体皮肤模型。

我们与英国约克郡的Labskin公司合作，在实验室里培育人造皮肤，并在皮肤上涂抹药物。对皮肤切片后，我们可以用质谱仪来测量药物在皮肤中的渗透程度。

该项技术意味着我们可以利用人造皮肤模型来测试任何皮肤病药物，了解什么药物有效，什么药物无效，而不用再把这些药物涂在老鼠的身上。并且人造皮肤还可以用于研究伤口的愈合和感染。

虽然在研究后期我们仍可能会使用动物，但仅限于这一个阶段，所以我们使用动物的数量比以前要少得多。

作为一名科学家，在我的职业生涯中参与了许多动物试验，其中一些试验得到的是毫无意义的结果，这是科学实验的必经过程。所以在今后的试验中，我们首先会在实验室培养的细胞和人造皮肤上进行测试，来确保只在活体动物身上进行最有效的药物研究。

除了能减少对动物的伤害外，3D细胞培养试验的成本也比动物试验的更低，因此我们也在提高医学研究经费的使用效率。

我们还与人道主义研究基金会合作，开发完全非动物的试验方法，这让我们的素食主义学生能够在不影响其信仰的情况下完成生物医学研究。

我们已经开始将我们的科研成果进行商业转化，为企业提供服务，允许大型制药公司使用我们的技术进行研究。这将加深我们对那些影响许多人的疾病的整体认识，同时减少在研究过程中的动物死亡数量。