動物實驗是什麼?一篇文章帶你了解動物實驗的歷史、四大爭議、例子、替代方案

動物實驗是什麼?動物是在科學研究和醫學領域中,使用活體動物進行實驗和測試的過程。在動物實驗中,研究人員通常會對動物進行各種操作,例如給予藥物、注射物質、進行外科手術和採集生物樣本等,獲得關於疾病治療、藥物安全性和疫苗效力等方面的重要資訊。然而,動物實驗也引起了倫理道德以及法規層面的關注。因此,有許多國家和研究機構制定了相對應的法律和倫理準則,要求研究人員在動物實驗中能夠確保動物的福祉和權益。

動物實驗是如何開始的?

早期在古代文明時期,動物實驗主要是使用觀察和試誤的方式,對動物進行各種行為以瞭解其行為和生理特徵,例如科學史上第一位描述生物學的亞里斯多德(Aristotélēs),基於對外部觀察和比較的方法,描述了人類與動物在形體與功能上的異同。接者在西元2世紀,蓋倫(Κλαύδιος Γαληνός)因受法律與文化風氣限制無法直接解剖人體,因而在亞里斯多德的生物學基礎上開始解剖豬、猴和羊等動物,大幅提升了活體解剖動物的技術。

 

而現代動物實驗則是開創於17世紀的科學革命時期,當時科學家們對於自然界的探索開始重視實證和觀察,而動物實驗提供了研究生物體的實際機會,並在日後隨著時間的推移,在醫學和生物的研究中持續增加重要性。1628年,威廉·哈維(William Harvey)在九年間解剖八十餘種動物,利用動物實驗發現了血液循環系統,解釋了血液對人體與心臟的重要性。1780年,安東尼·拉瓦錫(Antoine Lavoisier)利用了體型小而代謝率高的天竺鼠,證明了呼吸中會消耗氧氣與產生二氧化碳,為現代生物化學奠定了基礎。1796年,愛德華·詹納(Edward Jenner)使用牛痘病毒接種牛隻,確認了牛痘疫苗的有效性和安全性,進而成功開發了牛痘疫苗,成為世界上首個成功的預防性疫苗。

 

在19世紀和20世紀,動物實驗成為了醫學和藥物研發的基礎,普遍用於測試新藥物的效果和安全性、研究疫苗的效力以及評估手術的可行性等。1847年,詹姆斯·辛普森(James Simpson)首次使用氯仿麻醉動物進行手術,開啟了麻醉醫學的新紀元。1881年,法國生物學家路易士.巴斯德(Louis Pasteur)對狗與雞注射病原菌,進而發明了疫苗製造方法;1922年:弗雷德里克·巴廷(Frederick Banting)和查尔斯·贝斯特(Charles Best)使用狗進行胰島素的研究,成功治療了糖尿病。1924年,荷蘭生理學家威廉.恩索溫(Willem Einthoven)基於對狗的實驗,發展出了心電圖技術,對於心臟方面起了重要的作用。

動物實驗是什麼?一篇文章帶你了解動物實驗的歷史、四大爭議、例子、替代方案

在現代,動物實驗在法律和倫理準則的下引起了爭議,各國政府因而制定了一系列法規,要求研究人員在動物實驗中確保動物的福祉和權益,並最大限度地減少對動物的痛苦和苦難。這些規範包括使用最少數量的動物、適當的麻醉和鎮痛、定期的監測和評估等。

同時,科學界也在積極探索替代方法,以減少對動物的使用。替代方法包括使用細胞培養、組織培養、人體義務捐贈的研究、計算機模擬和人體臨床試驗等,這些方法能夠提供替代動物實驗的可行性和可靠性。

 

動物實驗四大爭議

說到動物實驗大家可能會想起血腥的實驗動物畫面,然而法國利摩日大學(Université de Limoges)法學教授尚皮耶.馬蓋諾表示,動物實驗是改善人類生活的必要條件,科學的進步促進了人類的幸福,而科學的進步需要透過動物實驗來推動新知識的發展,因此只要是站在動物實驗的對立方,都可以說是人類的公敵。以下幫你整理動物實驗的四大爭議,包括實驗動物模式的選擇與管理、實驗動物是否具有動物福利、實驗動物死亡原因並不僅限於實驗本身以及使用實驗動物作為人類疾病模式預測的可靠性。

 

.實驗動物模式的選擇與管理

實驗動物模式(laboratory animal model)規範了實驗動物必須符合標準化飼養、可大量繁殖、不太昂貴、壽命長短恰當、不是保育類動物等條件,解釋了為何最常見之實驗動物為囓齒類動物。而根據農委會出版的《110年度實驗動物人道管理年報》,實驗動物使用數量約為119萬隻、種類超過18種,其中齧齒類約有72萬隻,占了將近13成。然而,爭議也由此產生,在繁殖能力強、購買成本低的前提下,要如何確保實驗動物的來源?

 

國家實驗動物中心秦咸靜主任解釋,購買實驗動物需要通過國研院動物中心的認可,且必須附上實驗需求,以及經單位核可的動物試驗申請資料等,並非大家所想的那麼簡單,且根據臺灣大學獸醫學系萬灼華副教授表示,要讓一份動物研究得到的結果更可靠,不會單靠獨立一個科學研究團隊,而是會與包含實驗動物專業在內的跨領域團隊合作,評估一個研究中選用的實驗動物種類、使用的數量、實驗設計的程序、使用實驗動物想達成的目的等,究竟是否合理。

 

.實驗動物是否具有動物福利

Russell和Burch(1959)曾提出3R準則:以動物為研究受試對象時,須遵守以下三個倫理規範,包括「取代」(Replacement)、「減量」(Reduction)及「精緻化」(Refinement),簡稱為3R;目前3R已成為每位動物試驗人員都必須非常熟悉的準則。

 

然而,儘管有3R準則的要求,實驗動物在一些報導中仍被揭示受到虐待和痛苦,2019年,英國廢除活體解剖聯盟 (Cruelty Free International,CFI)接露了德國某間藥物與毒物實驗室,以極度不人道的方式進行動物實驗;2018年紐約時報也曾報導福福斯車廠使用猴子作為對象,來評估廢氣對健康的影響,引起了廣泛的批評和公眾的不滿。

 

因此實務上可發現德國身為必須遵守歐盟會員國高實驗動物福利的國家,仍然發生了殘忍的動物實驗,能夠猜想到,世界各國未符合實驗動物3R準則的實驗室有多少。

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.實驗動物死亡原因並不僅限於實驗本身

根據農委會《實驗動物人道管理年報》,2018年台灣實驗動物死亡率為89%,若不包含胚胎數,死亡率也達到67%,然而,根據國家實驗動物中心林相汝副組長,實驗動物死亡原因並不僅限於實驗本身。即使實驗本身沒有致死性,仍需要考慮動物在實驗室中的年限和健康狀況是否符合動物福祉的標準,或是部分實驗動物天生就帶有背景疾病,病情惡化或出現明顯的不適與疼痛,這些因素都可能導致實驗動物面臨安樂死的情況。

 

.使用實驗動物作為人類疾病模式預測的可靠性

美國國家科學院曾有研究指出使用動物進行藥物安全性檢測可能是無效的。以糖尿病和類風濕關節炎為例,透過小鼠實驗開發的藥物在近150個人類臨床試驗中成功率為0%。美國藥物科學年會發言人曾表示,實驗動物模式的預測值低於50%,甚至比擲銅板的結果還不可靠。另一方面,國家實驗動物中心主任秦咸靜認為動物實驗的目的不在於成功率有多高,而是在於在動物實驗和臨床試驗之間,有多少人類受試者因安全性問題而死亡。根據這個角度,動物實驗已經發揮了對於確保安全性的重要作用。因此,對於使用實驗動物作為人類疾病模式預測的有效性,存在著不同的觀點和爭議。

 

動物實驗例子

.化妝品與實驗品

在所有無動物實驗運動的相關產製品中 ,以化妝品與保養品最為知名。其中,最普遍使用的測試方法為德萊茲測試(Draize)及半數致死量(Lethal Dose, 50%)。德萊茲測試(Draize)是將測試物質塗抹在動物眼睛或是除毛後的皮膚上,14天後沖洗掉後記錄它的結果。而半數致死量(Lethal Dose, 50%)則是用於測試需要多少的毒素劑量才能夠在一定時間的內殺死一半的試驗動物。而台灣現行法律規定下,大多數的化粧品不需要通過動物試驗,但當有新的藥用化妝品或是初次用於化粧品的新化學成分時,仍必須經過動物實驗。

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.健康食品

法律所規範的健康食品,產品包裝上都會合法標示「健康食品」字樣及「小綠人」標準圖像,而廠商如果想通過健康食品管理法」,需要申請許可證必須提出「安全評估」及「保健功效評估」報告,再送給衛生署審查,因此過程中會涉及動物實驗,而實驗方式因功效種類而異,以「抗疲勞功效」為例,實驗方式是泳竭測試,也就是讓老鼠分別吃下含健康食品的飼料及一般飼料,然後讓牠們游泳直到精疲力盡,來統計哪一組游得比較久更甚者,而此動物實驗模式已於2021年經衛服部修法並刪除。

 

.醫藥生技

從2008年到2018年,某家以益生菌為主要市場的生科藥廠,使用了378隻動物進行動物實驗測試,實驗方法包括將藥物打入大鼠體內引發糖尿病,餵食高油高糖飼料,反覆灌食乳酸菌、斷食並取血;或是為了引發肥胖餵食大鼠高熱量飼料,反覆灌食乳酸菌並取血,從而製作出益生菌膠囊。另一跨足醫藥生技和保健食品的生技公司,使用了185隻動物進行動物實驗,包括給予大鼠高脂肪飼料引發肥胖,並餵食綠茶和香蜂草觀察效果,從而製作出膠囊等。

 

.防疫疫苗

疫苗開發的完整流程需通過臨床前試驗和臨床試驗兩個階段,其中臨床前試驗需要在不同種類的動物身上進行確效性和安全性測試,而與人體解剖生理及遺傳免疫相似高的非人靈長類(如猴子)就扮演著非常重要的角色。Covid-19延燒後,台灣的疫苗開發中最引起討論的就是是否能夠通過動物實驗,原因是台灣缺乏自己培育的實驗猴資源,因此而限制了台灣疫苗或藥物的開發和測試速度。而美國NIH在2018年的5年定期研究報告中也指出,為了因應醫藥發展的需求,實驗猴將在未來出現短缺的問題。這項預測也在2020年的數據被證實了,數據顯示美國較往年缺少超過1萬隻以上的實驗猴。有鑑於此,有許多國家開始考慮將實驗猴當成國家戰略資源。

 

替代方案

以上可知動物實驗有其重要性與爭議處,因此各國正努力研發新技術作為替代方案,其中包括細胞培養、電腦模擬技術、晶片器官、迷你腦等等,其中都離不開利用人類或動物細胞組織培養,或放入試管中實施生物或化學試驗,或是以AI人工智能預測毒性、模擬生理代謝或製作器官晶片等。然而,替代方案的「有效性」是首要考量的點,AI雖可預測出化學毒性,但終究會有風險存在,器官晶片也終究不等同於一個器官,現行法規上也都還是以動物實驗為主流,且即使可行性與合法性達成了,替代方案的高成本也會讓許多供應者卻步。動物實驗爭議頗多,看似可行的替代方案依然還需要面臨許多阻礙,而作為民眾可做的就是持續關注動物實驗議題,並關注未來的科技與法規的發展,以及實務上會面臨的挑戰。

 

資料來源:

  1. 「實驗動物與替代方法」專家意見 
  2. 有關動物實驗的爭議
  3. 農政與農情【專題報導】美國與我國動物實驗管理制度簡介

 

 

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