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探索生命奥秘的他们和它们

2022-3-28 来源:2022世界杯下注平台
来源:健康报
  □记者 王潇雨 闫? 杨真宇
 
  有人说,实验动物模型就像是实验室中的“病人”。这是因为,研究人员需要通过科技手段,使动物患上人类的疾病,在实验室里再现疾病发生、发展和转归的过程,来寻找治疗药物和预防办法。
  最近,记者走进中国医学科学院医学实验动物研究所,实地探访科研工作者的“战场”。
  系统工程一样都不少
  雪貂呼吸系统标本、土拨鼠全身动脉铸型、比格犬消化系统大体标本……一排排玻璃柜里陈列着实验动物的标本。正是它们的牺牲,人类才有可能去探索生命的奥秘。
  该研究所实验病理分析平台的切片制作室里,工作人员正在对动物模型的样本组织进行包埋、染色、干燥……制成病理切片之后,再送进分子病理室和读片室,对模型进行病理分析,以鉴定动物模型制作得是否成功,进而制作成教学用的模型标本。
  “病理报告结果是人类疾病诊断的金标准,对于实验动物来说也一样。”研究所党委书记邓巍介绍。
  在研究所实验动物影像分析平台的实验室里,研究人员正在给一只小鼠拍摄核磁影像片。他们能从核磁影像片中观察小鼠解剖结构和功能的变化,进而对小鼠的状态进行整体判断。
  这个影像分析平台还有供小动物使用的CT、超声等检查设备。“有了这些高精度的成像设备,大小鼠模型体内的肿瘤等占位性病变、炎症都可以清晰地显示出来。”研究人员高凯告诉记者,正在做的心脏疾病动物模型,要从影像图像中看到小鼠的心肌厚度的变化情况,分析小鼠模型的疾病进程,对模型的状态进行评价和鉴定。
  动物模型的资源积累是研究所的核心任务之一。每天,各研究团队围绕人类疾病的研究和防治需求,进行动物模型的研制、培育和集成。
  “科学家在发现生命规律、研究疾病的过程中,需要以动物代替人类作为研究对象。”高凯介绍。
  人类疾病的诱因是多种多样的,包括环境、物理、化学、饮食、心理、感染、创伤、遗传等。相应的动物模型的研制,都是一项系统的工程,需要长期的资源建设和积累。以糖尿病为例,这一疾病分为1型和2型,诱因有遗传、饮食、运动等,还有眼病、肾病、足病等并发症,所以糖尿病的动物模型就有数十种之多。
  心肌病小鼠模型、高血压小鼠模型、皮肤病小鼠模型、衰老小鼠模型、脑缺血恒河猴模型、亨廷顿氏舞蹈症……经过40多年努力,该研究所已经建成了我国最大的人类疾病动物模型资源库。截至目前,这里拥有人类疾病动物模型1118种。
  “这些资源将为我国在传染病防控、生物安全、药物精准转化、精准医疗等方面的研究,提供支撑。”研究所所长彭小忠介绍。
  首批“种子”这么来的
  时间退回到40年前,我国的实验动物学科才开始起步。当时,中国医学科学院意识到实验动物学科的战略优先地位,在卫生部支持下,着手建立了我国第一个实验动物研究所。
  “起步阶段真的很难。毕竟,实验动物学科是舶来品。”秦川还记得当年去饲养室领“大白耗子”和“小白耗子”的场景,“有时候,选哪种老鼠要靠猜,因为没有相关书籍可以参考。”
  令秦川感动的是,当时的中国医学科学院院长顾方舟经常鼓励大家说:“你们是中国第一批实验动物的专家,我们要建起这一学科,这是我国生命科学研究最需要的。”“这让我们有了神圣的责任感,必须做成。”秦川说。
  1986年12月,在世界卫生组织的资助下,动物所引进国外啮齿类动物近60个品系,建立了我国实验动物资源种子库和保种生产体系,填补了国内啮齿类实验动物种子的空白,保障了当时国内75%以上的科研用啮齿类动物供应。
  从最初用瓦罐饲养大小鼠,到有了大小鼠饲养设施,再到2008年12月投产了啮齿类动物产业化设施……如今,研究所每年对外开展资源和药物转化服务200余次。
  实验动物是科学成果背后的“无名英雄”,它们处在医学科技创新性突破的基础与临床结合点上,是许多医学创新实现的“载体”。“我们的目标是:传染病离人们越来越遥远,肿瘤等恶魔变成慢性病,人民健康甚至人类健康都能受益于实验动物学科的进步和撬动。”秦川如是说。
  这是最危险的战场之一
  两个大动物室、一个小动物室、监控室、解剖室、消毒前室、洗消间……2020年春,新冠疫情暴发,科研攻关的五大主攻方向之一便是动物模型。
  自此,该研究所的动物生物安全三级实验室就一直处于高负荷运转状态:2020年和2021年除必需的维修、保养时间外,年均运行300天以上。
  “做新冠病毒的动物模型,要给恒河猴做完感染实验之后,去观察猴子的状态、监测身体具体指标,分析排泄物情况,一步步去筛选模型的准确性,建立起模型之后,才能来评估药物的疗效、疫苗的保护率。”邓巍介绍,目前,疫苗专班使用的两类模型分别是小鼠和恒河猴。国内80%以上的疫苗都在这个实验室做评价。
  毫不夸张地说,这里也是最危险的战场之一。研究所疾病感染平台研究人员吕琦的主要工作之一就是进行新冠病毒的培养和富集。因为开展动物模型研制、疫苗和药物评价及相关研究,需要培养大量高浓度的病毒。研究人员要给动物接种病毒、处理动物排泄物、给动物拍胸片、解剖动物等,这个过程中会频繁接触浓缩的高浓度病毒,十分危险。
  “进入实验室的工作人员都要穿两层防护服。如果做动物攻毒实验,还要再戴一个增压头盔。每个实验必须要两个人在岗。实验室里的研究人员和监测室工作人员随时沟通。为了保证安全,对讲系统都是两套。如果里面的压力、室温等出现了异常,马上会有声光报警。”研究所实验室管理处的高虹介绍。
  高虹说,在生物安全实验室中工作,需要充分考虑病原特性,制订详细的风险控制方案。同时,操作人员要经过系统的培训和严格的考核。
  厚积薄发的“中国力量”
  事实上,不仅是在新冠疫情中,在面对H7N9疫情、手足口病疫情、中东呼吸综合征疫情、南美洲寨卡疫情等的时候,我国科学家也都提供了第一个动物模型,有力支撑了国内外疫情防控研究。
  但十几年前非典疫情暴发的时候,情况还远远没有这么乐观。当时,国内研究主要用的只有几种小鼠和大鼠,资源匮乏严重限制了科学研究。“最让人揪心的,就是不知道哪一种动物对病毒敏感,不知道哪种动物适合做感染模型。当时筛选了20多种动物,历时半年多,才筛选到了对病毒敏感的动物,建立了动物模型。”秦川坦言。
  前事不忘,后事之师。非典过去了,长达15年的联合攻关开始了。研究所针对新发传染病防控对动物模型的应急需求,建立了病原易感动物技术和资源、传染病动物模型技术和资源、动物模型精准评价平台,创建了传染病动物模型体系,成为国家传染病防控体系的重要组成部分。
  “这套传染病动物模型体系创新并集成多项关键技术,从病原鉴定和传播预警到动物模型研制和应用,再到药物和疫苗评价,动物模型为多种传染病防控起到了保障作用。”彭小忠介绍。
  由于物种差异,动物实验得出的研究结果不一定能直接外推到人体。忽视了这一点,就会严重困扰医学界和药物研发界。选择正确的动物模型,并系统分析动物与人的差别是前提。
  我国科学家在长期的科研实践中,创造性地将实验动物学和医学、药学结合,创建了比较医学学科。2019年,来自美、日、法、德等15个国家(地区)的专家共同成立了国际比较医学学会,秦川被推选为学会的首届理事长。
  这是我国科学家首次在一个新的学科创建上为国际作贡献。彭小忠说,这一学科有效提高了医学和药学等动物实验结果外推到人体的成功率,为国际医学、药学和人类健康事业发展无私地提供了中国科学方案。
审核:星星 责任编辑:赵曦