东大在线
违法和不良信息举报邮箱:china@news.email.cn

动物试验正在被“抛弃”?芯片器官、类器官、AI模型掀起科学革命

2026-03-04

一场围绕动物试验的政策转向,正在多国同步展开。英国政府2025年11月提出分阶段淘汰部分动物试验,今年将率先取消皮肤刺激性动物测试,并计划到2030年大幅削减犬类相关研究;美国FDA宣布将在3-5年内让动物试验在药物安全评估中成为“例外而非常规”;欧盟也计划发布化学品安全评估“去动物化”路线图。

推动这场变革的力量,一方面来自伦理与动物福利诉求,另一方面则源于替代技术的迅速成熟。据英国《自然》网站近日报道,一类被称为“新方法学”(NAM)的技术体系,正试图为医学与毒理学研究提供新的“底座”。从芯片器官到类器官,从AI计算模型到虚拟大鼠——这些技术正在重新定义药物研发的未来。

一、三种替代技术:谁在挑战动物试验的“王座”?

所谓NAM,主要涵盖三大技术路线:芯片器官、类器官以及计算模型。支持者认为,这些基于人类细胞或数据构建的技术,在模拟人体生物学特征、预测新药安全性和有效性方面,可能优于动物模型。

芯片器官:微小通道里的“人体模拟器”

美国哈佛大学怀斯生物启发工程研究所开发的“肝脏芯片”,将人类肝细胞置于微型流体通道中,模拟血液流动环境,用于检测药物是否可能引发肝损伤。相关研究显示,这种芯片对已知肝毒性化合物的识别准确率可达87%,还成功识别出多种在动物试验中“过关”、却在临床阶段暴露风险的药物。2024年,该技术被纳入FDA的创新工具试点项目,未来有望作为部分毒性测试的替代选项。

类器官:培养皿里的“微型器官”

研究人员利用诱导多能干细胞(iPSC)培养出三维微型“器官”,用于模拟疾病进程和药物反应。美国斯坦福大学团队提出“培养皿里的临床试验”理念——从不同患者体内获取iPSC,培养为细胞或类器官,再测试候选药物是否能改善这些“患病模型”的功能。

在2020年一项心力衰竭研究中,这一方法成功锁定了对特定基因突变患者有效的候选药物。其革命性意义在于:有望在进入动物试验甚至人体试验前,就筛掉无效或有害方案,大幅提升研发效率。

AI计算模型:虚拟世界里的“数字动物”

第三类替代方法是计算模型和人工智能。2023年,FDA国家毒理研究中心开发出生成式模型“AnimalGAN”,利用既有动物数据生成“虚拟大鼠”,预测药物毒性表现。在模拟试验中,该模型成功对结构相似药物的肝毒性进行了排序。这类工具的目标,并非简单复制动物试验,而是用数据重建毒理学评估逻辑。

二、数据见证变革:替代技术正在“加速跑”

替代方法的应用规模正在快速扩大。统计显示,2006年至2022年间,仅使用NAM的生物医学论文数量从约2.5万篇增长至10万篇。制药企业也开始将类器官与芯片系统纳入研发流程,以期提升临床成功率。

这一趋势的背后,是动物模型在现实中面临的深刻困境。在药物研发中,大量候选药物在动物试验阶段表现良好,却在人体临床试验中失败。数据显示,约86%的候选药物最终未能通过临床验证。以败血症为例,研究人员在啮齿动物模型中开发出100多种前景良好的疗法,但几乎全部在人体试验中失败。

原因何在?人类与啮齿动物免疫系统存在明显差异,而试验小鼠通常基因高度一致、生活环境单一,难以模拟真实人群的复杂性。此外,动物试验本身成本高昂、周期漫长,某些研究还涉及灵长类动物,引发持续伦理争议。

三、政策转向:多国政府“用脚投票”

正是基于上述困境,多国政府开始“用脚投票”。

英国在2025年新政策中将动物试验划分为三类:

  • 快速替代类:如今年即将取消的皮肤刺激性测试,改用计算、细胞或化学方法
  • 逐步削减类:如部分药代动力学研究
  • 长期攻关类:如环境检测中内分泌干扰物测试的鱼类试验,目标2035年前开发替代方法

美国FDA发布路线图,计划减少、优化并替代药物测试中的动物试验,初期重点放在单克隆抗体测试上——因为动物研究既昂贵又难以预测人体反应。NIH则宣布,将不再资助“专门聚焦动物模型”的研究项目,以鼓励更多采用NAM。

四、谨慎前行:替代技术并非“万能钥匙”

然而,替代方法并非万能。有研究人员认为,在可预见的未来,一些动物研究仍不可或缺——如具有复杂血管与神经网络的完整器官、相互作用的内分泌与生殖系统、组织衰老等生物过程,目前难以在类器官或芯片器官中重现。

《自然》杂志指出,真正决定NAM命运的,并非技术概念,而是“验证”。任何模型若想用于药品或化学品审批,必须向国家或国际验证机构提交充分数据,证明其准确、可重复、可推广。不同方法的验证路径差异巨大,往往耗时多年、成本高昂。

为加快进程,英国计划建立替代方法验证中心,NIH也投入数千万美元用于标准化类器官模型开发。

但在监管与科研一线,谨慎情绪依然存在。一些研究者担心,政策口号可能让公众误以为替代技术已全面成熟。事实上,药物临床失败的原因并不只在于动物模型局限,还包括试验设计缺陷、样本量不足等问题——这些同样可能出现在NAM研究中。

五、未来图景:共存、替代与再平衡

目前,多数科学家倾向于“分阶段推进”——在已有成熟替代方案的领域迅速淘汰动物试验,在其他领域逐步减少,并持续投资基础研究。

未来一段时间内,动物试验或许不会完全消失,但其“默认地位”正在动摇。从伦理压力到技术进步,从政策承诺到监管博弈,这场转型远非简单的“取代”故事,而是一场关于科学可靠性与人类责任的再平衡。

当替代方法被要求承担与动物模型同样的严谨标准时,真正的挑战才刚刚开始。但可以确定的是:一个更人道、更精准、更高效的药物研发时代,正在向我们走来。

声明:该文观点仅代表作者本人,如有侵权请联系作者删除,也可通过邮件或页面下方联系我们说明情况,东大在线信息发布平台仅提供信息存储空间服务,任何单位、个人、组织不得利用平台发布任何不实信息,一切法律后果都由发布者自行承担。

相关新闻

加载更多