《实验动物学概论》PPT课件.ppt

第一节、实验动物科学的概念,一、实验动物科学的定义,实验动物科学(laboratoryanimalscience)是研究实验动物培育、应用和动物实验方法的一门综合性、应用性学科。,二、实验动物1.实验动物(Laboratoryanimals)是指经人工饲育，对其携带微生物、寄生虫实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。实验动物是是以实验动物本身为对象，研究实验动物的遗传育种、保种（培育新品种、保持原有品系的遗传特性）、生物学特性（包括解剖、生理、生化、生殖及生态等特点）、繁殖生产、饲养管理以及疾病的诊断、治疗和预防，以期达到如何提供标准化的实验动物等。,2.实验动物特点（1）按遗传学控制原理分类,近交系（Inbreedstrain:Chimaera;Recombinant）封闭群（Outbreedstock）杂交群（Hybrids:F1Hybrids;F2Hybrids）,实验动物,（2）按微生物学控制的原理分类,普通动物(Conventionalanimal,CVA)清洁动物（Cleananimal，CLA）无特定病原体动物(SPFA)无菌动物(Germfreeanimal,GFA);悉生动物(Gnotophoricanimal，GNPA),实验动物,（3）主要用于科学实验,实验动物的来源,Wildanimal,EconomicalanimalExhibitinganimal,LA,调查、捕获、人工繁殖等,选择、培育、纯化等,什么是实验动物化？,野生动物或经济动物经过初期的表型分析和筛选，对具有科学实验价值的动物，经过严格的驯养、微生物净化、遗传及饲养环境等因素的控制，按实验要求进行培育，使之达到实验动物的标准。我们把这种将野生动物或家畜驯化（Domestication）、培育（breeding）成实验动物的过程，叫做实验动物化（LaboratoryAnimalization）。,3.实验用动物:(experimentalanimal):一切可以用于实验的动物。包括实验动物（laboratoryanimals）：DBA/2.Wistarrats经济动物(economicalanimals)：猪、马、牛、鱼等野生动物（wildanimals）：蛙、蛇、鱼、猴等观赏动物(exhibitinganimals)：犬、猫、金鱼、鸟,实验动物与实验用动物的区别：,实验用动物是指所有用于动物实验的动物，包括实验动物。而实验动物是为研究的需要而培育的。确定是否是实验动物，要经过一系列检测，如微生物和遗传基因等，经专家鉴定才能称其为实验动物。,三、动物实验动物实验(animalexperiment)：是以标准化的实验动物为材料，采用各种方法在实验动物身上进行实验，研究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等问题。动物实验是为科研、教学、药品检定等目的，对动物进行物理、化学和生物因素处理，观察其反应，获得实验数据，解决科研中的问题。即如何使动物实验合理化、规范化。简而言之，实验动物科学就是关于实验动物标准化和动物实验规范化的科学。,实验动物标准化定义：实验动物的标准化是以实验动物为研究对象或应用材料这一学科领域中所涉及的科学、技术、经济、人才及管理等社会实践活动中，对重复性事物和概念，通过制定，实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的过程，即对动物的质量，繁育条件，实验条件等方面规定的统一技术标准。（1）以实验动物为对象或应用材料这一重复性事物或有关概念所作出的统一规定。（2）以实验动物这一领域的科学技术，实践经验的成果为基础，经有关方面的协商一致，由国家主管机关批准，以特定形式发布，作为共同遵守的依据。（3）实验动物标准内容的核心就是实验动物质量标准。,质量控制的内容：实验动物遗传学质量控制实验动物微生物学、寄生虫学质量控制实验动物设施环境质量控制实验动物饲料营养质量控制动物实验规范化即科学合理的使用实验动物，有效地进行各类科学实验，通过科学的动物实验、研究、探讨生命现象本质以及各类相关学科领域疑难课题。,四、实验动物科学的研究范围1.实验动物遗传育种(laboratoryanimalgeneticbreedingscience)：是利用遗传调控机理，采用传统的和现代生物技术手段，控制动物的遗传特性，培育新的动物品种品系和各种动物模型，实现家畜和野生动物的实验动物化。2.比较医学(Comparativemedicine）是比较研究所有动物（包括人类）的基本生命现象的异同，比较解剖、比较生理、比较外科等。并且采用其异同点，通过建立实验动物疾病模型来研究人类相应疾病。比较医学施新猷等主编，陕西科技出版社，2003,3.实验动物医学(LaboratoryAnimalMedicne)是专门研究和阐明实验动物疾病的诊断、治疗和预防及其在生物医学领域中应用的科学。4.实验动物微生物学与寄生虫学(Laboratoryanimalmicrobiologyandparasitology)是研究实验动物的微生物、寄生虫分类学、与人类的相互关系和对科学试验的干扰作用，探讨与实验动物疾病作斗争的措施，实行对实验动物微生物与寄生虫的质量监控，以达到控制和消灭实验动物疾病的科学。,5.实验动物生态学(LaboratorAnimalecology)研究影响实验动物生存的环境与条件。例如：饲养动物的房舍，通风，温湿度、光照、噪声、笼具、饲料、饮水、以及各种垫料等。6.实验动物技术(Laboratoryanimaltechnipques)包括研究实验动物的饲养管理技术、各种监测方法和动物实验技术。,7.实验动物营养学(Laboratoryanimalnutriology)是研究动物摄入、利用营养物质全过程与生命活动相互关系的科学。8.实验动物饲养管理(Laboratoryanimalhusbandry）研究实验动物的繁育和生产管理，并使管理标准化和规范化。9.中医实验动物学（Laboratoryanimalscienceoftraditionalchinesemedicine）是以中医药理论为基础，运用实验动物学的理论与方法，进行中医药研究的实验科学。,6.新的动物种系及模型动物为生物医学的发展开辟了广阔前景（1）免疫缺陷动物的研究进展迅速为人类恶性肿瘤异种移植及体外研究带来了生机。小型动物-马、牛，单一T细胞缺陷-T、B细胞联合免疫缺陷（SCID小鼠及T、B、NK细胞三联免缺陷小鼠）自发突变先天性免疫缺陷-后天获得性免疫缺陷,（2）具人类疾病模型特征的动物品系培育自发性高血压（SHR）大鼠，癫痫大鼠、白内障小鼠、糖尿病小鼠等（3）基因敲除、转基因技术的应用“肿瘤小鼠”“病毒感染小鼠”“人源化小鼠”,7.研究热点基因治疗通过分子生物学技术如重组DNA技术等，合成正常序列基因，通过载体导入靶器官，可纠正或治疗人类及动物的一些先天性代谢疾病、遗传病、肿瘤等。因此，相应疾病的动物模型研发正蓬勃开展。异种器官移植如小型猪、灵长类动物的器官移植到人类。基因工程动物研究用于研究基因的表达调控、建立人类疾病的动物模型、生产生物活性物质与药物（干扰素、白细胞介素、EPO、TPA、抗胰蛋白酶等）及药效评价等。,（四）我国的实验动物管理体系,中央政府的管理部门:中华人民共和国科学技术部地方政府管理部门:科学技术委员会或科学技术厅各生产和使用单位：实验动物管理与使用委员会（IACUC）,实验动物的应用领域,存在的问题,地域发展不平衡，部门或系统之间的差距明显沿海城市快于中西部地区，经济发达城市高于不发达地区；长三角地区由于其独特的地理位置和强大的经济支撑，已成为国内实验动物发展最快的地区；从行业来看，卫生、教育、科技、制药系统实验动物的使用量占全国的70%以上，实验设施的整体水平也高于其他行业；实验动物新资源的匮乏全球共有近万个实验动物品系，中国只占其中的5%。尤其是近几年，如SARS和禽流感、甲流等重大传染病的暴发和三高症、神经退行性疾病、肿瘤等的高发，已凸现出相关人类疾病动物模型资源的严重匮乏,人员整体水平和再教育程度不一发达城市高于中西部地区，沿海城市，尤其是上海已基本形成从业人员再教育体系（专业培训、管理培训、技术工人培训、上岗证书培训等），实验动物从业人员的整体素质有了较大的提高。但高级专业实验动物管理人员和有特殊专长的动物实验人员奇缺国家的相关法规和标准尚不完善如知识产权的保护、资源的国际、国内间的共享利用尚没有制定相关的法规，实验动物的标准有些尚难在实际中真正得到应用，一些标准（垫料、运输、饮水、笼器具等）尚未制定；各级管理部门或主管单位对实验动物的重视程度不一高等院校、科研单位、大型医药企业、独资或外资企业、卫生系统相对较好；实验动物生产的市场化和动物实验设施的社会化服务程度仍较低国内目前除少部分市场化运作的生产单位外，大部分单位还是自繁自用、小而全的小作坊模式，重复建设、资源浪费现象严重。,措施和发展重点,实验动物新资源的开发与利用家畜（禽）、水生和野生动物的实验动物化研究。模式动物和动物替代研究基因工程动物的开发人类疾病动物模型的研发血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病、免疫缺陷疾病、肿瘤、营养性疾病、人兽共患疾病等动物模型的研发疾病动物模型的鉴定标准和评价体系重大疾病的数字化动物模型库，并开展比较医学研究实验动物支撑条件的建设实验动物遗传、微生物检测方法的国际标准化，以及快速准确检测试剂盒及检测技术研究和商业化供应饲料和垫料的生产、供应及其质量监控技术笼、器具和专用动物实验设备的研制生产实验动物从业人员队伍的建设实验动物从业人员分类、分级考核高级管理人员的培训,第三节实验动物的意义与作用一、实验动物在生物医学发展中发挥了重要作用历史上许多重大发现是通过动物实验得到的。,2.实验动物应用领域（1）医学生物学方面：胎儿期：用实验动物来研究：环境、食品与药物等对配合子发生、发育的影响；人类的不孕不育；环境、食品与药物等对胚胎发育的影响（致畸、致突变）;性别控制；遗传性疾病防控等。,（2）制药工业方面：药物的研究和生产药品安全问题：安徽华源生物的欣弗事件；广州佰易药业生产的丙球；全国每年5000多万住院人次中与药物不良反应有关的可达250多万人，其中死于药物不良反应的有近20万人。新药开发与药物安全：一种药物从最初的实验室研究到最终的销售平均需要花费12年的时间。进行临床前试验的5000种化合物中只有5种能进入到后续的临床试验，而仅其中的1种化合物可以得到最终的上市批准（1/5000）。药物的有效性和生物活性安全性试验毒性试验（急性、亚急性、慢性）三致试验（致畸、致癌、致突变）药物的副作用和长期使用的不良反应,（3）生物制品方面实验动物不仅是生物制品安全性有效性评价的必不可少的工具，也是其生产的原料。如地鼠、豚鼠的肾制备乙脑和狂犬疫苗，猴肾制备小儿麻痹症疫苗，SPF鸡胚制备麻疹、甲流疫苗及用兔生产各种免疫血清等生物制品疫苗卡介苗（结核）麻、腮、风三联苗脊灰糖丸（小儿麻痹症）乙肝苗百（日咳）、白（喉）、破（伤风）三联苗甲肝苗乙脑苗流感苗狂犬苗,（4）食品工业方面安全性、有效性评价食品安全问题：吊白块（又称雕白粉，化学名称为次硫酸氢钠甲醛或甲醛合次硫酸氢钠，毒性：大鼠经口LD502克/Kg。致癌，使肝、中枢神经受损。面粉、粉丝、豆腐等）。苏丹红（致癌、致遗传变异等，辣椒酱、番茄酱等。2005年，30家生产企业的88种食品及添加剂含有苏丹红）。激素（动物、水产养殖，生长激素、避孕药）、镇静剂瘦肉精（盐酸克伦特罗，是一种肾上腺类神经兴奋剂，原用于治疗支气管哮喘。够促进蛋白质合成，加速脂肪的转化和分解，提高猪肉的瘦肉率）漂白剂、增白剂、双氧水、明矾、福尔吗林（防腐、漂白）、保鲜剂、催熟剂、甜蜜素、香精、工业盐、滑石粉、石蜡、硼砂、尿素、氨水.甚至敌敌畏、剧毒农药1605和3911等,（5）轻工业人类吃穿用的轻工业产品，包括食品、食品添加剂、保健品、饮料、化学制品（如化妆品）、玩具等的有害、有毒成分，必须用实验动物去测试农药、化肥、重金属等在植物食品中的残留激素、疫苗、抗生素等在动物食品中的残留工业废水、农业废水对饮水的污染等。,（6）人类的健康和福利研究离不开实验动物在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中，实验动物是人的替难者。60以上的生物医学研究需要实验动物作为研究材料。人类疾病动物模型、器官移植脑研究营养与健康研究遗传与健康研究不良生活习惯（吸烟、酗酒等）老年性疾病的研究（早衰老、AD等）,（7）国防和军事科学方面辐射、核武器、激光武器、生化武器等各种武器杀伤效果，以及在宇宙、航空、航天科学试验中。（8）环保和地震监测等方面实验动物都是监测的前哨和研究防治措施的工具。,三、3R原则减少(Reduction)：选用恰当的高质量的实验动物进行动物实验，尽量减少实验动物的数量和实验的次数。替代(Replacement)：以低等生物、微生物或细胞、组织、器官甚至物理、化学方法、电子计算机模拟处理替代活动物实验。优化(Refinement)：采取最佳的动物实验方案、善待动物、爱护动物，用科学的方法管理、培育动物。,研究和实施动物实验新的替代方法细胞活体外试验：部分药理学研究已能够完全采用活体外方法进行，如药物固着于某种细胞蛋白质的能力；又如对药物在体内转变后的产物（代谢物）进行鉴别；再如LD50的毒性测试由细胞测试方法（IC50：抑制半数细胞生长的药剂浓度）代替；而新发展起来的毒物基因组学则旨在通过细胞内受化学物质损害的基因进行鉴定来推出可能存在的毒性等。但细胞测试无法再现由多种细胞构成的生命体的复杂性。如药物在整个生命体内扩散的方式是无法通过简单的细胞培养来获得准确的结果的。,重组器官活体外试验：由欧莱雅公司推出的胶原材料重组人体皮肤试验模型，能够取代以兔为对象的皮肤试验。计算机模拟测试方法：数字模拟和统计分析能够在相似药物的数据和活体内、活体外测试数据的基础上对药物特性进行预测，随后通过动物实验来验证。物理-化学测试方法：利用度量工具和非生物物质，如Eytex（豆类制成）半透明胶体，在遇到刺激性物质后会变成透明，再利用分光光度计对透明度进行衡量，能得知刺激物质的毒性程度。,动物实验的审核将越来越严格：欧盟有关动物实验的法规是1986年颁布的有关保护实验用途和其他科学研究用动物的第86/609号法令。该法令旨在尽可能减少实验用动物的数量，并尽可能避免其所遭受的痛苦。法令第七条规定：只有在必须而且没有任何开行的替代方法的情况下，才能进行动物实验。且动物实验必须符合三项条件：1.实验用动物必须通过合法饲养获得（第15条），且不得属于受保护动物的种类（第4条）；2.动物实验必须由经许可的专业人员进行（第7条）（在法国，动物实验的许可证由农业部授予科学研究的直接负责人）；3.实验必须保证动物恰当的生存条件，尽可能减少实验动物的数量，以及动物所遭受的伤害（第19条）该法案于2006年进行公众意见调查，修订后已重新颁布。,动物实验规范化要保证动物实验取得准确、可靠、可信、可重复的结果，必须规范动物实验，只有规范的动物实验才有可比性。要规范动物实验，就必须实施优良实验室操作规范(goodlaboratorypractice，GLP)。各国的GLP规范其基本原则一致。内容也基本相同。因此，经GLP认证的实验室，能够得到国际承认。一个与国际接轨的动物实验室，同样应通过GLP验收。GLP实验室的正常运行，人员素质是关键，实验设施是基础，标准操作规程（SOP）是手段，质量监督是保证；硬件是外壳软件是核心。只有推进GLP规范，才能做到动物实验的规范化。,