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动物实验是推动生命科学发展不可或缺的重要研究方法。动物与人存在差别，以及诸多因素影响动物实验结果的这种客观现实，使我们必须清楚地认识和正确利用动物实验结果，以确保动物实验的研究意义和动物实验结果的应用价值。动物实验替代方法（alternative method to animal experiment）是在满足动物福利和生命科学发展双重目的基础上的科学研究方法，是科学实验技术的重要组成部分。开展相关研究并运用其研究成果已成为动物实验科学的一个重要发展趋势。
动物实验科学和动物保护主义在一定程度上存在着不可避免的冲突。从目前和今后一个很长的发展时期来看，动物实验还将是人类生命科学研究不可或缺的技术手段。因此，积极开展动物实验替代方法的研究，减少实验动物的使用量，采取必要的措施，避免或减轻给实验动物造成的痛苦，是我们科技工作者应该积极面对的一个科学问题。本章介绍了动物实验替代方法的基本内容和相关技术，提出了开展动物实验应遵守的基本原则，以及保障实验动物福利的关注点。
通过动物实验，获取人类社会发展所需要的知识，凸显动物实验这一科学研究手段对经济发展、社会进步和人类健康所发挥的支撑和引导作用。但是，由于动物和动物实验本身存在的客观缺陷，以及各种外界因素的影响，其某种程度上的“误导”作用也不容忽视。如何正确选择动物和使用动物实验，全面客观地分析动物实验结果，是我们借助动物实验开展研究活动之前应该考虑的问题之一。
动物实验是以实验动物为载体进行科学实验，研究实验动物的生物学特性、动物实验技术、动物实验过程中实验动物的反应以及发生发展规律，从而获取新知识、发现新规律的科学实践活动。
回顾生命科学的发展史，不难发现，许多具有里程碑意义的研究成果都与动物实验科学有着密切关系。1960年，美国Jackson研究所的研究员George Snell使用近亲品系小鼠研究肿瘤移植，观察其接收或排斥现象，由此发现组织相容性基因（后改名为主要组织相容性复合体），而后医学界发现人类存在类似的基因。1980年，Snell博士因此成果获得诺贝尔奖。免疫缺陷小鼠（裸鼠和SCID小鼠）的发现和实验研究的展开，为研究人类肿瘤的发病机制、抗肿瘤药物的筛选与治疗效果的观察以及肿瘤免疫学研究起到了极大的推动作用，从而使该领域的研究有了突飞猛进的革命性发现。1996年7月5日，英国罗斯林研究所利用体细胞克隆技术，成功的克隆出羊“多莉”。体细胞作为供体细胞进行细胞核移植研究的成功，使20世纪生物学领域的突破性成功之一，在理论上能够具有重要意义。在21世纪基因组科学研究中，基因工程小鼠替代人体作为实验对象，在揭示基因组编码的种种RNA和蛋白质是以何种方式相互整合来执行细胞生长、发育和分化功能，以致形成整个人体形态、生理和行为等表型特征方面占有特别重要的地位和具有特殊的医学和生物学意义。
可以这样说，对生命科学的不断探索为动物实验提供了丰富的内容和发展空间，而动物实验的不断进步又为解开众多生命之谜、推动生命科学的深入发展提供了支撑条件和研究手段。动物实验已成为了解人类自身、征服疾病、保护环境和推动社会进步和经济发展的重要手段之一。作为生命科学研究的载体，动物实验在生命科学发展中的地位及所发挥的重要作用将是其他手段不可替代的。
动物与人存在差别，将动物实验结果外推（extrapolation）到人类具有一定的风险。目前还没有哪种理论能够证明这种外推法具有完全的有效性。动物实验中观察到的一些明显与人体反应不同的现象，可能因多种因素而起，也是客观存在。研究人员应该对这些影响因素有所了解，并通过科学的设计，尽可能多地减少存在的差异性，提高动物实验的研究意义和动物实验结果的应用价值。
动物实验这一研究形式的出现，从一开始就与生命现象的探索紧密相关。在人类与疾病抗争的过程中，包括探索疾病的发生机制、寻求治疗方法、研究与评价药物的有效性和安全性时，往往要依赖于各种动物实验。可以说，生物医学的每一次重大发展与进步，都离不开动物实验，动物实验技术发挥着其他实验技术所不可替代的独特作用。但我们应该认识到，动物实验不是“全能型技术”，通过动物实验所获得的结果也存在不全面或偏差的弱点，动物实验技术也需要不断地改进和完善。动物实验所表现出的局限性主要有以下几方面。
（一）动物实验的阶段性
任何动物实验都带有鲜明和特指的目的性。为了说明一个科学问题，往往需要选择多种动物、多次动物实验，从不同层面和不同角度进行探索，因此，对每一次动物实验来讲，目的极为明确而有限。从为说明某一现象而开展的多种动物、多次实验的完整系统看，其中一次实验仅是逐步接近目标这一过程中的一个点，数据具有相对的全面性和绝对的“缺陷性”，结论具有一定的局限性，所以，我们在进行数据分析并通过分析下结论的时候，应给予特别的注意。
（二）动物实验技术发展的阶段性
为获得实验动物正常生理指标或测定某种药物是否对动物生理参数产生影响，往往需要对动物实施固定和麻醉。在这种非正常状态下，各项数据偏离正常值是不可避免的。随着实验科学的发展和新型设备的涌现，利用遥测技术测定实验动物生物学特性已成为现实。遥测技术在动物实验中的应用，不需对动物进行麻醉和固定，使科技人员能够在动物正常生活条件下获取各项指标，以及药物对动物生物节律作用的真实可靠的数据。
另外，在人体用药安全评价的生殖试验指南内容方面，美国、英国、加拿大、欧共体委员会（EEC）和经济合作与发展组织（OECD）等国家和国际组织对农药、医药、食品添加剂和环境化学物等的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期动物生殖毒性试验方案均存在不同点，这也恰恰说明动物实验需要不断探索和完善，说明动物实验技术的发展具有明显的阶段性特点。
从动物实验方法学的角度看，目前我们所能利用的技术手段还很有限。方法适用程度的提高，操作技术的改进以及相关仪器设备的更新，将会推动动物实验走向完善，使动物实验结果的准确性和可靠性得以保证。
（三）科技人员知识水平的欠缺
我们常说，实验动物是人类的替身，为我们人类的健康作出牺牲。但说到底，动物不是我们人类，仅是替身而已。由于动物不能像人类一样表达它所承载的信息，因此，动物在实验的过程中所感受的“内在波动”和所发生的“外在变化”，以及同一实验中不同个体出现的不同表现和同一个体的多种表现而涵盖的诸多信息，都需要科技人员去领悟和分析，由此得出的结论正确与否，则与对知识的把握和实际经验有直接的关系。由于经验所限或对新问题探索所需要的知识不足，往往导致人们通过动物实验所获得的信息因这些人为因素或经验误差造成一定的不全面，甚至产生偏差和误导。虽然这不能算是动物实验技术自身的缺点，但因行为主体对动物实验复杂性的处理能力所限而导致的偏差和误导常常是不可避免的。
（四）动物实验的系统偏差
影响动物实验过程和动物实验结果的因素很多，包括动物自身因素和动物以外其他因素两大类。如果这两类因素不予控制，动物实验将产生诸多“杂音”。
1.动物因素
动物因种属、品系、年龄、性别、生理状态和健康状态的不同，而对同一实验处理产生不同的生物学反应，表现出不同的临床体征。例如，不同品系的动物遗传基础不同，特性各异，不同品种（品系）动物用于同一实验或同一品种（品系）动物用于不同实验，会得到不同的实验结果。在重组（汉逊酵母）基因乙肝疫苗效力实验中，H-2q单倍型小鼠ED 50 应答比H-2d单倍型小鼠高3.2倍，表明H-2d单倍型对汉逊酵母乙肝抗原同样应答敏感。含有H-2q型基因的概率在50%以上时，显示有很强的免疫应答反应，当H-2q型基因的概率低于50%时则显示很弱的免疫应答。
当携带或感染病原微生物的动物用于实验时会产生诸多“杂音”，其结果会出现很大的偏差。如健康动物对药物的耐受量要大于有病动物，家兔感染球虫后会使肝脏上有很多球虫囊，导致肝功能的改变，影响对实验结果的判断。
2.环境因素
环境因素的不稳定会通过改变动物生物学表现而影响动物实验结果。气候因素（如温度）、理化因素（如照明）、营养因素和居住因素（如笼具）等都可直接作用于动物，引起动物正常表现型的异常而影响正常反应型的出现，使结果出现偏差。
3.营养因素
实验动物的生长、发育、繁殖、增强体质和抗病能力等一切生命活动物不依赖饲料营养，同一品种不同生理阶段对各种营养的需求也不一致。营养缺乏或过剩都可直接造成动物的反应性变化，引起代谢紊乱，必然将动物实验引入歧途，动物实验结果出现偏差。
4.技术因素
动物实验技术是指动物实验过程中人为施加给动物的所有操作活动。涉及环节很多，规范操作技术是确保动物实验顺利进行和动物实验结果准确性的前提和基础。实验人员粗暴对待动物，不规范的捉拿、固定、注射、给药和手术过程，都会引起动物的应激反应，使机体内分泌系统和循环系统功能以及代谢功能发生改变，由此产生实验误差。
5.仪器因素
根据动物实验的要求配备性能稳定、符合实验要求的自动化仪器设备，是现代生物医学研究中动物实验的显著特点。但仪器不稳定、没有定期校准、违规使用操作，或实验器械消毒不彻底，“功能配套化”程度低等，都会使动物实验结果走偏。
6.福利因素
这是一种非物质性、但又是一种重要并对动物实验结果产生潜移默化的因素。科技人员思想上对动物福利的了解，在实际操作中对优化技术的掌握，以及对动物应具有的条件满足度等，都直接影响着动物实验结果的准确性。无法想象在一个福利很差的条件下能够保证动物实验结果的可靠性。