大动物实验-动物试验中心-临床前研究「江苏美凤力医疗科技有限公司」

更新時間：2019-02-11, 來源：國家實驗動物專家委員會簡報 2019年第9期2259

編者：1988年《實驗動物管理條例》發布實施，在實驗動物工作規范化、法制化管理，保障實驗動物和動物實驗的質量，推動我國科技發展和民生保障等方面發揮了重要作用。特別是在實驗動物資源標準化、新品種/品系開發和動物模型創制方面，取得了令人矚目的成果。

資源增量是實驗動物科技發展的核心任務，是實驗動物對生命科學研究提供支撐和服務的基礎和保障。自上世紀80年代以來，我國老一輩實驗動物科學家苦心孤詣，在實驗動物資源研發工作中取得的多項開創新成果。為此，借“科技資訊”之窗，介紹我國實驗動物科技工作者所作的工作及取得的應用成果。

非人靈長類實驗動物種質資源與應用展望

古文鵬 代解杰*

中國醫學科學院/北京協和醫學院醫學生物學研究所，云南省重大傳染病疫苗研發重點實驗室

非人靈長類實驗動物是人類的近親，與人類的遺傳物質相似性約為75%-98.5%，在神經系統、組織結構、生理和代謝功能等方面的生物學特征同人類相似，具有高級視覺系統。利用非人靈長類動物建立的疾病動物模型，因其疾病發展過程、臨床癥狀、發病機制與人類具有相似性，已成為解決人類健康與疾病問題的基礎研究和應用研究的理想動物模型，其作為重要的科技支撐條件，在人類疾病的發病機理、診斷、治療、預防、生物醫藥和生物制品的生產與質量評價，在引領和支撐生命科學研究、生物技術創新和醫藥產業發展中發揮著不可或缺的重要作用。

一、非人靈長類實驗動物種質資源

（一）資源現狀

全世界目前有16科74屬423種658種/亞種的非人靈長類動物，遍布于全球92個國家和地區，主要分布在巴西、馬達加斯加、印度尼西亞、剛果、中國、秘魯、喀麥隆、坦桑尼亞、哥倫比亞、馬來西亞、印度等地。國際上很早就對非人靈長類動物非常重視，美國、德國、日本、新西蘭、韓國、泰國和印度等國家，均建立了供生命科學和醫學研究用的非人靈長類飼養基地或研究中心，總數達70余個[1]。目前，東南亞國家也迅速建立起了幾個大型的非人靈長類實驗動物養殖中心。

中國非人靈長類動物目前有4科8屬24種共45亞種，約為世界非人靈長類物種的10%，是世界上少數幾個靈長類動物分布十分豐富的國家之一[2]。隨著生命科學研究以及轉化醫學的快速發展，非人靈長類動物的飼養繁殖得到了迅速地發展。目前，我國20多個省、市的非人靈長類動物養殖基地達40余個，人工養殖存欄數達到約30萬只（食蟹猴約26萬只，獼猴約3萬只，平頂猴500余只，藏酋猴400余只，非洲綠猴約200只，普通狨猴約200只），中國的非人靈長類實驗動物資源已達到數量最多和規模最大，躋身成為世界非人靈長類實驗動物第一大供給國[3]。按照我國不同區域來劃分非人靈長類實驗動物種質資源，大致可以分為以下片區：華東、華北、華中、華南和西南，其中非人靈長類實驗動物的資源保存與利用的相關機構主要分布于我國的華東、華北、華南、華中和西南等區域，例如：北京市、上海市、云南省、廣東省、四川省、廣西壯族自治區、海南省、江蘇省、福建省、河南省和湖北省。我國獼猴資源基地主要分布在四川3個、云南4個、廣東5個、北京4個、江蘇2個、廣西1個、河南1個、浙江1個和福建1個；食蟹猴資源基地主要分布在廣東5個、廣西9個、云南3個、海南3個和北京3個；藏酋猴資源基地主要分布在四川1個；平頂猴資源基地分布在云南2個；紅面猴資源基地分布在云南1個、北京1個和四川1個；非洲綠猴資源基地分布在北京1個；普通狨猴資源基地分布在江蘇1個和天津1個。上述片區的非人靈長類實驗動物相關機構具有豐富的實驗動物資源，資源基地擁有良好的硬件和軟件條件。

迄今為止，我國有10家機構通過了美國AAALAC認證，2家機構通過國家CNS認證，6家企業通過了ISO9001質量體系認證，3家企業通過ISO14001質量體系認證，37家機構獲得了靈長類實驗動物生產許可證，靈長類實驗動物使用許可證超過50余家。

（二）國家支持

自1982年以來，國家科技部、國家發改委、財政部、衛生部、中國科學院、中國醫學科學院和地方省市政府部門，以科技平臺建設、科技支撐計劃和其它項目等形式支持非人靈長類實驗動物資源建設，先后建立了“云南靈長類實驗動物中心”（國家科委），“全國醫學靈長類研究中心”（衛生部），“昆明靈長類研究中心”（中科院），“國家昆明高等級生物安全靈長類動物實驗中心”（國家發改委），“生物醫學動物模型國家地方聯合工程研究中心”（國家發改委），“國家靈長類種質資源分中心”（科技部），“人類重大疾病靈長類動物模型資源平臺建設”、“靈長類動物人類重大疾病模型的研究與示范”（國家科技支撐計劃項目），“云南中科靈長類生物醫學重點實驗室”（國家發改委和云南省科技廳），“人類重大疾病動物模型研究”（“973”項目），“國家級靈長類實驗動物檢測重點實驗室”（國家質檢總局）等。通過政府的大力支持，我國非人靈長類實驗動物從資源保存、設施條件、實驗動物標準化、重大基礎理論研究、和靈長類動物基因編輯技術和人類疾病動物模型創制取得了突飛猛進的進展，其中，食蟹猴和獼猴的資源和飼養繁殖與管理水平處于國際領先，體細胞克隆和基因編輯靈長類動物模型研究世界領先，病原體檢測技術及質量控制水平達到或接近國際先進。為開展的生命科學科基礎研究、人類重大疾病動物模型創建、藥物或疫苗有效性及安全性評價等領域的研究提供了重要支撐。

二、非人靈長類實驗動物的應用

由于進化上非人靈長類動物與人具有高度同源性，所以，相比其它實驗動物，非人靈長類動物具有解決人類疾病發病機理、疾病防治、藥物有效性和安全性評價的獨特優勢。非人靈長類動物作為人的代替者，已經應用于抑郁癥、阿爾茨海默癥、腫瘤、代謝性疾病、艾滋病、肝炎、結核、瘧疾和埃博拉等人類重大疾病研究領域，這些研究對揭示人類重大疾病的致病機制、機理和防治具有重大意義。

1.毒理學研究：美國、歐盟和日本等發達國家在新藥研發過程中都明確規定了凡是二類以上新藥，在進入人體臨床研究前必須使用非人靈長類動物進行臨床前研究。例如，僅英國2005一年就采用了高達87%的非人靈長類動物用于醫藥行業的藥物研發過程，這些實驗動物主要是應用于藥物的毒性和安全性評價，也有一些被用于藥物的早期研究和開發等過程。

2.感染性疾病：非人靈長類動物可被用作SARS病毒（嚴重急性呼吸系統綜合征）和登革熱病毒感染的病原學、血清學和臨床免疫應答相關研究，也可被用作多種感染性疾病病原，例如：病毒性腹瀉、手足口、流感、皰疹性疾病、病毒性肝炎和艾滋病（AIDS）的動物模型。其中，獼猴不僅是肺炎雙球菌、野兔熱、鏈球菌、葡萄球菌、立克次體、鼠傷寒沙門菌等細菌性疾病的理想動物模型，也是弓形體、阿米巴腦膜炎、瘧疾、絲蟲病等寄生蟲的理想實驗動物模型[4]。其中，AIDS非人靈長類動物模型已經成為進行艾滋病毒（HIV）相關研究的一個有力工具。在抗HIV藥物非臨床藥效學相關研究中，這一模型提供了最接近藥物真實療效的參考系統[5, 6]。

3.神經科學研究：除了感染性疾病研究外，非人靈長類最大的優勢在于研究人類高級腦功能。目前，通過研究非人靈長類動物獲得的關于基礎神經科學方面的發現包括以下幾個方面：確定了盲視的概念；皮質放大因子的概念；皮質基底神經環節的作用；額前葉的存儲和執行功能；內側顳葉和額葉在長期記憶中的相互作用等。在臨床神經科學研究應用中，目前已經利用非人靈長類開展的研究有對帕金森氏病、腦卒中、抑郁癥和阿爾茨海默癥等神經系統疾病的病理、生理學的認識和臨床治療[7]。其中以阿爾茨海默癥模型為例，非人靈長類動物模型較嚙齒類動物能更好地模擬疾病的病理變化，其神經生物學特性與人類非常相似，根據實驗設計，非人靈長類動物經過訓練后可用于完成特定的與記憶相關的任務，用于評價其認知能力和情緒行為等的變化，因而被認為是研究該疾病的最理想的動物模型。研究人員采用獼猴作為對象，在神經功能及病理上均模擬出阿爾茨海默癥所有關鍵癥狀，這一結果給阿爾茨海默癥的防治提供了新的角度和方法，同時也是國內、外第一個具有所有阿爾茨海默癥核心癥狀的獼猴模型。近年來快速高效的基因靶向技術不斷推陳出新，涌現出一系列能夠在受精卵水平的基因敲除的系統，例如：TALEN和CRISPR/Cas9等方法，使獼猴的基因精確編輯成為可能。在這一重要前體下，通過密切合作，我國科學家團隊目前已成功將這兩項技術首次應用到獼猴身上[8, 9]。2014年，國內兩個研究團隊在世界上首先構建了神經發育性疾病瑞特綜合癥的相關基因MECP2基因敲除食蟹猴，為進一步研究其神經機理提供了重要的動物模型。2015年，另外一個研究團隊利用CRISPR/Cas9基因編輯方法構建了杜氏肌營養不良DMD基因突變的非人靈長類動物模型，為進一步研究DMD基因突變的方法提供了基礎。此外，該團隊還應用慢病毒轉基因方法構建了帕金森病轉基因非人靈長類模型。2016年1月Nature期刊刊登了“MECP2轉基因猴的類自閉癥行為表征與種系傳遞”的研究論文，該研究由中科院上海生命科學院神經科學研究團隊完成。研究通過構建了攜帶人類自閉癥基因MECP2的轉基因獼猴模型及對轉基因猴進行遺傳和行為學研究，發現MECP2轉基因獼猴表現與人類類似的自閉癥刻板行為與社交障礙等行為。該研究是世界首個自閉癥的非人靈長類模型，為深入研究自閉癥的發病機理與探索可能的治療方法提供了可能性[10-13]。另外，非人靈長類動物對篩選治療老年癡呆藥也起著至關重要的作用。獼猴是目前該病研究中使用最廣泛的非人靈長類實驗動物，另外猩猩、黑猩猩、狐猴和松鼠猴等也是研究老年癡呆癥比較理想的實驗動物[14]。病理學研究結果顯示，腦內的多巴胺能神經元的大量死亡是帕金森病的發病原因之一。MPTP則是一種能特異高效殺死靈長類腦內多巴胺能神經元的化合物。通過將MPTP的代謝產物MPP+注射到獼猴側腦室和單側黑質中，使藥物作用的范圍局限于中樞神經系統，國內團隊在世界上首次克服了經典MPTP誘導模型健康狀況差、個體差異大、以及癥狀停藥后恢復的三大缺陷，建立了具有良好實用價值新型獼猴帕金森病急性和慢性兩種模型[15, 16]。

此外，非人靈長類實驗動物也被廣泛應用于抑郁癥模型以及一些腦高級認知功能的研究當中。非人靈長類動物的大腦結構與人類相似，具備高級腦功能，可以被訓練完成特定類型的測試任務以及情緒反應和認知能力的評價等研究領域，這一優勢是嚙齒動物不能替代的。非人靈長類動物具有高級、復雜的認知過程及情感表達，且同樣在社會群體中生活，這與人類極其相似；非人靈長類動物的睡眠節律與人類相似，在夜間具有穩定的睡眠，具有明顯的晝行性習性，這可以彌補嚙齒動物的不足，因而非人靈長類具有更大的優勢。目前已經有報道以獼猴為模型研究人類腦高級認知功能的相關研究[17-22]。

4.生殖生物學研究：舊大陸猴作為人類生殖研究的模型已經有較長的歷史，其中一些種類，如獼猴、狒狒和食蟹猴至今仍是生殖生物學研究中常用的重要非人靈長類實驗動物[14]。近年來應用新大陸猴作為實驗動物進行人類生殖研究的動物模型發展較快，新大陸猴作為生殖生物學的模型主要目的是為了解決在人類或嚙齒類無法解答的問題，有關研究包括：配子成熟和受精、著床前胚胎的發育、著床前后的胚胎發育、下丘腦和垂體、黃體調節、妊娠的內分泌和胎兒的發育、出生和哺乳、胚胎-母體間的交換、新生兒死亡、新的抗生育藥物的檢測、出生缺陷、早產等領域。

5.基因修飾猴的研究：基因修飾猴模型在生命科學研究中發揮著極其重要的作用。隨著轉基因技術和基因編輯技術的發展，研究人員已經成功地對非人靈長類的基因組進行修飾，獲得外源基因過表達的轉基因猴和目的基因定點切割的基因編輯猴[23]。目前，慢病毒載體和分子靶向核酸酶（ZFN、TALEN及CRISPR/Cas9等）是非人靈長類基因修飾模型建構中最常用的兩種方法。但是，利用這兩種方法獲得的首次建模動物（F0代）有可能是嵌合體，這導致研究人員很難在F0代得到基因型和表型一致的動物模型，嚴重限制了基因修飾恒河猴和食蟹猴模型的推廣和應用。而體細胞核移植、單倍體干細胞及生殖干細胞介導的轉基因獲得的首建動物沒有嵌合體現象存在，但目前這些方法在非人靈長類動物中都還沒有獲得成功。考慮到非人靈長類動物的特點，這些方法的應用研究很有可能成為非人靈長類基因修飾模型建構技術的一個重要方向。因此，基因修飾猴其作為真正的動物模型用于科學研究仍有較長的路要走。

6.體細胞克隆猴的誕生：2017世界上首例體細胞克隆猴“中中”和“華華”由中科院神經科學研究所/腦科學與智能技術卓越創新中心孫強和劉真團隊率先獲得成功。體細胞克隆猴的成功，為非人靈長類基因編輯操作提供更為便利和精準的技術手段，使得非人靈長類可能成為廣泛應用的動物模型，進而推動靈長類生殖發育、生物醫學、以及腦認知科學和腦疾病機理等研究的快速發展。

三、非人靈長類實驗動物的未來展望

雖然我國非人靈長類實驗動物的發展取得了巨大的成就，但與世界發達國家相比，我國非人靈長類實驗動物行業發展水平還比較低，影響行業可持續發展的挑戰依然嚴峻，主要表現在：一是非人靈長類動物種類單一，僅有恒河猴和食蟹猴用于科學研究，而平頂猴、紅面猴、藏酋猴、普通狨猴等還處于飼養繁殖種群的建立；二是動物保護主義對我國非人靈長類實驗動物產業發展也造成嚴重影響；三是非人靈長類實驗動物的質量標準化程度不高，質量檢測技術和特異性診斷試劑不多；四是動物福利研究剛剛起步，科研技術和水平與發達國家還存在很大差距，獲得高品質的非人靈長類動物較困難，導致非人靈長類動物的科研附加值較低。

面對非人靈長類實驗動物的機遇和挑戰，對我國非人靈長類資源保存與利用的展望與策略建議：

1、應加強非人靈長類動物資源建設，提升資源的豐富度與利用度

國家應制定相關的引導和扶持政策，合理布局，通過國家、地方和承擔單位的資金整合，加大引進或培育狨猴、松鼠猴、平頂猴和藏酋猴等多品種有特色的非人靈長類動物種類，豐富我國非人靈長類動物資源品種，建立包括獼猴、食蟹猴、平頂猴、藏酋猴和狨猴等品種的多個國家級靈長類動物種質資源中心，加強我國非人靈長類動物資源的科技戰略儲備能力，實現靈長類動物的生產、供應與共享。

2、應加強非人靈長類檢測新技術研發，提升我國實驗靈長類的質量

國家應加大對靈長類動物質量檢測技術、診斷試劑研發經費的投入及出臺相關的扶持政策，整合和組織國內優勢研究團隊，積極開展非人靈長類動物質量相關的檢測新技術、新方法的研究，有效應用于臨床，研發國產化的診斷試劑，提升我國對靈長類動物質量控制的科技水平，保障我國靈長類動物的國際出口、國家重大科技項目實施、GLP研究中心和生物醫藥研發有充足的高質量動物資源供應。

3、加強非人靈長類動物實驗技術平臺建設，提升自主創新和國際競爭能力

非人靈長類動物作為人的替身，在開展神經性疾病、腫瘤、代謝性疾病、艾滋病、肝炎、結核、瘧疾和埃博拉等重大傳染病方面的研究，對揭示人類重大疾病的致病機制、機理和防治具有重大意義，是其它實驗動物無法代替的。因此，利用分子生物學、胚胎工程學、基因組學、蛋白質組學、發育生物學、組織病理學、影像學和轉基因等技術，加強非人靈長類動物技術平臺建設，如，建立基因工程修飾的人類疾病靈長類動物模型技術平臺、高等級生物安全靈長類動物實驗技術平臺、老年癡呆癥和帕金森氏癥等神經退行性疾病研究技術平臺、腫瘤與糖尿病等慢性疾病技術平臺等等，形成一批具有自主創新和國際先進水平的研究基地或機構，鍛煉和培養一批基礎研究與應用相結合的從事靈長類動物研究的人才隊伍或創新團隊，加強與國外CRO組織技術合作，吸引國外科研機構和生物醫藥研發企業到我國開展非人靈長類動物實驗和科學研究，不僅可以使我國靈長類動物資源提高科技附加值，而且可以大大提升我國的自主創新能力，增強國際競爭力。

4、加強政策法規的制定和法制化管理，促進我國靈長類動物行業的成功轉型

加強政策引導，積極扶持非人靈長類實驗動物產業健康有序發展。相關管理部門要加大對非人靈長類實驗動物行業的監督管理，加快建立行業準入機制，尤其是在發放實驗動物生產許可證、馴養繁殖許可證以及制定實驗動物出口限額時，要充分考慮企業養殖規模、是否有簽訂出口銷售合同、歷史銷售業績以及是否建立質量認證體系等因素，同時，還要充分發揮行業協會的自我管理、自我監督作用，加強行業自律，避免無序競爭，嚴格遵循動物福利及行業規范管理的有關法律、法規和規章，不要為了片面追求經濟效益造成不良的國際影響。切實加強產學研結合，積極推動養研一體化。轉變發展方式，打破單純賣資源的原始產業狀態，把實驗動物和動物實驗結合起來，通過聯合開發、優勢互補、利益共享、風險共擔的合作方式，向外提供養研合一的整體服務，切實推動我國靈長類養殖行業的轉型升級。加快建立覆蓋全國的靈長類實驗動物質量檢測與保障體系，加強遺傳、微生物和寄生蟲等檢測核心技術的研發，建立規范通用的檢測技術，并形成與國際接軌的行業標準。

綜上，非人靈長類實驗動物已成為人類最理想的代替者，作為重要的研究、實驗對象，廣泛應用于科研、醫學、國防以及藥物的非臨床試驗、安全性評估等諸多方面，為人類的健康和生命科學的發展做出了巨大的貢獻。展望未來，非人靈長類實驗動物的研究將大大促進生命科學領域的發展或突破，例如人類疾病模型、神經科學、基因組學和進化生物學、藥物開發、干細胞、以及治療性克隆研究等。非人靈長類實驗動物資源是推動生命科學發展、攻克人類重大疾病、保障生命健康的重要戰略資源，在引領和支撐生命科學研究、生物技術創新和生物醫藥產業發展中發揮著不可或缺的重要作用。