什麼是3R中心?動物實驗2.0能為動物做什麼?
▲對於動物實驗3Rs替代方法,台灣應該從哪裡踏出第一步?
作者:蔡育琳(關懷生命協會編輯)
照片:國家實驗動物中心提供
關心實驗動物的朋友應該都知道,動物實驗3R原則為Replacement替代、Reduction減量、Refinement精緻化,但什麼是3R中心呢?顧名思義,應是推動3R原則的重要機構,從相關資料看來,在歐洲、美加、日韓、巴西等,都已經有3R中心或替代方法中心,而台灣的3R中心何時才會啟動?
科技部於2021年8月成立3R推動小組,由科技部次長擔任召集人,到底這個小組要做什麼?又要怎麼做?2021年11月20日【挑戰與地圖—推動台灣動物實驗3Rs替代】線上研討會中,講者之一為國家實驗動物中心主任秦咸靜,簡報主題是:「台灣的第一步:我國推動3Rs替代方法的機會與挑戰」,其中就介紹了3R推動小組的工作內容。
關心實驗動物的朋友,當然也要關心台灣3R中心的進展,期待動物實驗能有更多替代方法,讓動物不只提升福利更減少犧牲。
人道與科學
▲如果把人比喻成蘋果,動物比喻成梨子,人跟動物有相同與不同之處,在做動物實驗時應考量多方因素。
為何要推動3R原則?除了發揮人道精神、減少動物犧牲,其實也是為了科學的進步。秦咸靜說明,臨床前動物實驗主要是為了篩選掉在安全性及效能上不適合的藥物,若是臨床前動物實驗有發揮功能,進入臨床的藥物在安全性及功效性的合格率會提高很多,但依目前的數據看起來,似乎不是這樣。動物實驗是人體試驗前的最後一道防線,但為何有許多動物實驗到最後被證明不可靠?
「我們要解答的問題越來越複雜,疾病成因除了病原感染之外,還有基因、環境、營養等很多因人而異的變數,針對現在的精準醫療、越來越難解的疾病,用動物實驗來回答所有問題,似乎不是唯一或最好的選項。」秦咸靜認為這並非是動物和人類存在物種差異的單一問題,而是在不同的實驗系統中,原本就有預設的固定與變動因子,在設計實驗及回答問題時,要非常小心。
例如動物實驗常採用一致的基因、飲食、環境,讓研究者可能選擇性放大特定想要被研究的臨床症狀。這樣雖然有利於研究探討及統計分析,但容易以偏概全,因此在實驗結果的判斷上,應該要有所保留或再經過多方證明,再下結論。
動物實驗為何失準?秦咸靜認為有以下原因:
- 實驗設計及報告方式:部份研究為了達到預期的結果,未能公平的安排實驗分組(減少實驗偏差bias)、沒有採用正確的統計方法、很多時候甚至是在實驗結果中尋找對預設答案有利的數據,或在成果論述上刻意強調或忽略某些數據。
- 實驗材料及試驗環境:許多動物實驗受限於預算,常忽略了飼育環境、動物福祉、動物健康及飲食差異對於實驗的影響,或者未能更新實驗方法或材料,沿用老舊過時的動物模式或細胞,或者未經相關訓練即在實驗室操作動物試驗,這些會影響實驗結果的變因,我們通常在論文中都看不到說明。
- 選擇性的實驗結果呈現:研究團隊為了學生畢業、申請計畫或升等,在有限的時間內要呈現出夠力的實驗數據,常會因此選擇性的呈現有利資訊,或過度誇大實驗的成效,忽略了探討實驗可能有問題的地方,或是非預期的結果,使論文的讀者無法從中得到完整資訊,也無法重現實驗結果。
秦咸靜強調,這些實驗失準的原因,其實是做生物實驗的態度,不一定都是動物實驗的問題,未來若有機會採用替代方法,更應該要注意優化實驗系統、強化實驗管理、透明的結果呈現,以免重蹈覆轍。若是要持續執行動物實驗,則應更注重動物模式的選擇,了解動物和人的同與不同,才能做出正確的實驗設計。
動物實驗2.0
▲目前3R推動小組的4個工作方向:政策智庫、替代方法、動物實驗2.0、教育推廣。
若要做好動物實驗,首先要顧好動物福祉,也就是3R原則中Refinement的落實。秦咸靜說:「動物福祉的指標,包括生理、臨床、行為三種指標,都是動物實驗常見的分析項目,因此如果無法讓動物維持在穩定的動物福祉狀態中,我們所做的動物實驗就不會是準確的,今天、明天、下個月所做的動物實驗,可能都會有不一樣結果。」
過去動物實驗中所犯的錯誤,我們應該儘量避免,而什麼是動物實驗2.0呢?秦咸靜說明,簡單的說,就是要落實Reduction和Refinement,最簡單的第一步,就是依據「動物實驗報告指引」(ARRIVE guideline),重新優化動物實驗設計,考量人道、替代及優化的實驗方法,並強化統計分析。從改善動物福祉(Refinement)及增加動物實驗可信度,減少不必要的實驗(Reduction)開始。
「在臨床前的實驗,本來就有很多能與不能,我們要注意實驗系統有很多差異,盡量去模擬人體狀態,能回答的問題其實很有限,對於評估的指標、能看到的東西都要清楚交代。」秦咸靜強調,在規劃動物實驗時應先評估:
1. 一定要使用動物嗎?動物模式能回答問題嗎?有沒有更好的試驗系統?
2. 如果決定要使用動物,應先選擇正確的物種/品系,考量動物如何取得/運輸、動物如何適應及飼養、研究人員的實驗能力。
3. 良好的實驗設計:包括適當的統計方法,有沒有減量的機會?
4. 結果的呈現方式:如何清楚、透明地說明結果?
動物實驗替代方法
▲我國推動3Rs替代方法的機會與挑戰。
秦咸靜認為,我們也該積極發展不使用動物的替代實驗系統(Replacement),目標是建立下世代更前瞻的臨床前測試技術,以跟上精準醫療的需要。
動物實驗2.0也是替代方法的前置準備,目前在台灣是否有推動3R替代方法的環境?面臨哪些挑戰?「這會是一條漫漫長路,我們必須要很有耐心去前進。」秦咸靜表示,可依據國際發展調適國內動物實驗相關法規,導入國際替代方法,並鼓勵創新研發,透過產品驗證制度,建立替代產業價值鏈。
目前的替代方法有哪些?主要包括電腦模擬、器官晶片、人體小劑量試驗等。例如有些化妝品可先用電腦模擬可能的毒性、再接續利用細胞或組織晶片進行安全性測試,或在人體做局部測試。
秦咸靜認為,替代方法主要需要完成方法的驗證,以取得產品相關法規之認可及接軌,因此要將動物實驗替代方法擴大推動,需要成立一個跨部會協作機制,串接研發、方法驗證、法規調適及商品化,這也是3R推動小組成立的目標之一。
如何跟上國際趨勢
▲秦咸靜為臺灣大學獸醫系學士、美國康乃狄克大學醫學院遺傳與發育生物學博士,現任國研院動物中心新任主任。
行政院農委會於2019年推動跨部會4年期「建構生醫產業動物替代體系及開發關鍵技術」中綱計畫,並舉辦「動物測試替代技術國際研討會」,初步接軌國際趨勢與資源網絡。國研院動物中心預計在2022年啟動「動物實驗3R推動計畫」,強化研發及教育推動,增加跨域及跨部會交流。
「我們每一步都在往前走,也許還沒有開花結果,但是都慢慢在啟動了。」秦咸靜說明,跨部會的架構結合了農委會、衛福部、環保署、教育部、科技部等,而3R推動小組現階段的工作是:智庫的成立、驗證實驗室的建置、動物實驗的優化。
希望在此價值鏈上,透過科技部來補助、鼓勵前期的研發,在中段補強驗證實驗室、研發平台的聯盟,讓國內替代發展的環境更加完備。同時也導入一些產業商品化的機制,協助團隊跟國際接軌,最後能順利進入法規,因此秦咸靜也希望國內產業能多參與,例如相關實驗室、生機廠商,都能加入聯盟一起運作。
秦咸靜表示,國內的藥物、化學品、化妝品要出口,就要符合國際規範、通過國際驗證,因此替代方法的驗證必須國際化。這並非一個實驗室就能做到,對於替代方法的測試驗證,應先建立國內認證機制,並採取聯盟組織的方法。屆時,需要非常多學研及產業的夥伴共同加入,一起努力。
台灣的3R中心何時能成立?第一步就由3R推動小組開始,其進度和影響受到各界關切,可以說責任相當重大。當然,這不是一步就可到位的目標,除了需要科技、政策、產業等因素配合,也應該考量民意期待、動保潮流。在台灣動物實驗的歷史演進中,相信3R中心會是一個關鍵的轉折點,為動物減少犧牲,也為人類帶來進步。
備註
目前,台灣3R中心尚未有正式網站,秦咸靜希望以NC3Rs為目標,做一個類似的網站,期待在2022年可以上線。什麼是NC3Rs?這是一個簡稱,全名為「National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research」,也就是英國的國家實驗動物3R研究中心。
NC3Rs與各領域的學者及組織合作,藉由研究資金及早期專業發展,支持對3Rs的研究創新及商業化。由NC3Rs發展出的「動物實驗報告指引」(ARRIVE guidelines),得到許多科學期刊、學術單位的認同使用,藉以改善動物研究的設計、分析及報告,使資訊的發表量極大化,並將不必要的研究減至最低。
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