动物实验理论概述 管理 遗传
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蛙、蛇、鱼、蟹Байду номын сангаас其他
鸟类、其他 牛、羊、其他 鸟类 鸟类、家兔 牛 鸟类
著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系
现代医学研究
发现 肿瘤的病毒病原 胰岛素 休克治疗 抗细菌药物（百浪多息） 心肺旁道器 小儿麻痹症疫苗 变性脑病的病毒病原
12 心脏移植
年份 1910 1921 1927 1935 1953 1954 1965 1967
13
实验动物在人口健康研究中扮演什么角色？
优生优育
• 配子发生和发 育 • 不孕不育 • 胎儿发育 • 遗传性性疾病
疫苗
• 材料 • 有效性评 价 • 安全性评 价
药物
• 化合物— 药 • 药理药效 • 安全性 • 副作用 • 不良反应
日常生活
• 食品 • 添加剂 • 保健品 • 化妆品 • 玩具 • 环境污染
Source: GSK-Shanghai，Dr. Jianfei WANG
二、现代医学生物学研究的重要支撑条件
在医学生物学研究领域里，进行实验研究的 条件可概括为AEIR四个基本要素。 A →Animal(动物) E →Equipment(设备) I →Information(信息) R →Reagent(试剂)
医学实验动物学
Medical Laboratory Animal Sciences
实验动物学系
陈振文 czwen@
什么是实验动物?
2
第一节
一一、实验动物
实验动物科学的基本概念
实验动物(laboratory animal)是指经人人工工饲育，对其携带的微生生物实 行行控制，遗传背景明确或者来源清楚的，用用于科学研究、教学、生生 产、检定以及其他科学实验的动物。 二二、实验用用动物 实验用用动物（experimental animal)是指用用于实验的各类动物。 三、实验动物科学 (laboratory animal science)是研究实验动物和动 物实验的一一⻔门综合行行应用用科学。
基因改变小鼠
A α B C
生物医药研发中对实验动物的需求
研发一个新药费成本 2006 13.18 亿美元 2001 8.02 亿美元 1987 3.18 亿美元 1975 1.38 亿美元 研发一个新药的周期 10 - 15年 研发一个生物技术新药 2006 >12.0 亿美元 实验动物在新药研发中 的比重 5%左右，约 6000万美元，按10美元/ 只计算，约需600万只。
五
实验动物微生生物学与寄生生虫虫学：是研究实验动物 的微生生物、寄生生虫虫分类学、与人人类的相互关系和 对科学试验的干扰作用用，探讨预防、检测、净化 和治疗疾病方方法和措施的科学。
六
实验动物医学：是专⻔门研究实验动物健康标准和 疾病的发生生、发展、转归、诊断、治疗和预防及 其在生生物医学领域中应用用的科学。
Mice
Rat G.P Rabbit Dog
近50种，其中常用品系包括SD、 Wistar、SHR、裸大鼠和少量基因工 程大鼠品系。 常用的为Dunkan-Hartley(DHP)。 4个品系 主要是比格犬。
Source: 2011院士论坛-实验动物专场资料
国际实验动物资源开发现状
人人类主要疾病的动物模型资源
健康与福利
• 营养 • 遗传 • 不良生活 习惯 • 脑研究 • 老年性疾 病
实验动物—解决人类健康问题
Medicine Therapy
DISEASE PROCESS METABOLOME
动物模型
• • •
基因功能 疾病和衰老 机制 药效学 安全评价 系统医学 系统生物学 转化医学
PROTEOME TRANSCRIPTOME
在医学生物学发展过程中，许多重要的发现 和研究成果，往往与实验动物及动物实验密 切相关。巴甫洛夫指出，没有对活动物的实 验和观察，人们就无法认识有机界的各种规 律，这是无可争辩的事实。
9
微生物在 传染病发 病中的作用
证明
医学上许多重大 发现与动物实验 的关系
认清 发现
防治传染 病起了重 大作用
了解
25
第二章
实验动物管理与发展状况
（二）实验动物科学发展
在实验动物科学发展历程中，近交系（1909年）、无无菌动物（1943 年）的成功培育和应用用以及免疫缺陷动物（1962年）的问世是实验动 物科学发展的里里程碑。 在高高等生生物体中没有一一个基因是单独活动的，基因功能的评估，唯一一 的办法是从分子子生生物学本身身转移到生生物个体——即整体动物模型的分 析。一一般来说是:分子子→细胞→组织→器官→个体 近年来，人人们利用用分子子生生物学技术和胚胎工工程技术进行行了大大量的基因 定位突变、基因敲除（Knock-out）和转基因（Knock-in）研究工工作， 成功地培育了上千种新动物（Transgenic Animal）和上百种动物生生 物反应器（Animal Bioreactor）。
4
第二节
实验动物科学研究范畴
三
实验动物遗传育种学：是利用用遗传调控机理， 采用用传统的和现代生生物技术手手段，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，家畜和野生生动物的实验动物化。
四
实验动物营养学：是研究动物摄入入、利用用营养物 质全过程与生生命活动相互关系的科学。
5
第二节
实验动物科学研究范畴
3
第二节
实验动物科学研究范畴
一
实验动物生生物学：是研究不同种属、不同品种品 系实验动物生生物学特规律的基础学科。包括：一一 般生生物学特特性、解剖特点、生生理生生化特性等。
二
实验动物环境生生态学：是研究影响实验动物生生 存的环境与条件。例如饲养动物的房舍、通⻛风、 温度、湿度、光照、噪声、笼具、饲料、饮水水 以及各种垫料等。
免疫性紊 乱疾患的 本质和补 体的作用
大量人类 疾病起因 于传染原
发现
一些多 发病的 基本性质
根除和 控制这 些疾病 起作用
动物实验 抗原抗 体反应 创立
创立
“应激学说”
实验 肿瘤学
推动变态 反应性 疾病研究
10
发现化学 致癌物质 和致癌病毒
推动肿瘤 学研究
临床医学许 多重大技术 创造和发展
临床广 泛应用 激素疗法
7
第二节
实验动物科学研究范畴
十
实验动物福利：是专⻔门研究如何科学地善待实 验动物相关问题的科学。
十一
动物实验替代方方法：是研究如何用用无无知觉材料替 代有知觉的动物实验，用用低等级动物替代高高等级 动物，用用无无脊椎替代脊椎动物进行行实验的科学。
8
第三节
实验动物在医学生物学中的作用
一一、在医学生生物学发展中发挥了重要作用用
24
第二章
实验动物管理与发展状况
一一、国际上实验动物管理与发展概况 （一一）实验动物标准化管理 q 1950年成立立了美国实验动物科学学会； q 1952年，日日本成立立了实验动物中央研究所，专⻔门从事 实验动物标准化工工作； q 1956年，联合国科教文文组织、国际医学组织、国际生生 物学协会共同发起成立立了“实验动物国际委员会”，后更 名为国际实验动物协会； q 1956年，美国开始建立立“实验动物饲养与应用用认可程 序”，为实验动物研究的专业性提供了标准化的程序； q 1961年，加拿大大生生物联合会建立立了动物管理常务委员 会，开始实验动物饲养管理标准化工工作。
发现人 洛 斯 班 定 博莱罗克 多麦克 葛 明 索尔克 格但斯克 伯纳德
所用动物 鸡 狗 狗 小鼠 猫 恒河猴 猩猩 狗
诺贝尔生生理学或医学奖 与实验动物关系
¥
统计过去100年 诺贝尔生生理学或 医学奖，其中使 用实验动物的研 究成果占67%。 而而最近十十年诺贝 尔医学奖几几乎都 是使用实验动物 研究得到的原创 成果。
比较医学
• • • •
GENOME
人类疾病与动物模型
肝炎、 结核病、 SARS等
遗传性 疾病
糖尿病 红斑狼疮 血友病等
我是 你的替身身
自发性 模型
感染性 疾病
诱导模 型
免疫缺 陷疾病
艾滋病 风湿性关节炎 干燥症等
发病机制 易感性 新药创制 ……
基因工 程模型
疾病动物模型有什么用？
正常小鼠
品 种 Total 发达国家 200多种，26,000多个品系，其中常规品 系2600多个 小鼠>2万个，打靶或基因捕获的小鼠胚 胎干细胞高达4万株。 2200多个品系，包括常规品系和突变品 系等约43种，基因工程动物1600多种。 12个近交品系豚鼠和7个变种。 30种，其中近交品系6个。 常用比格犬、Labrador犬、大猎犬、墨 西哥无毛犬、四系杂交犬、Boxer犬、 Greyhound犬等品系。 中 国 30种，近2000个品系，其中常规品系 100个左右。 近2000个（包括引进品系）。
6
第二节
实验动物科学研究范畴
七
比比较医学：是比比较研究动物与人人类生生命现象的异 同，特别对各种人人类疾病进行行类比比研究，采用用其 异同点，通过建立立实验动物疾病模型来研究人人类 相应的疾病。 动物实验技术：包括研究实验动物的饲养管理技 术，各种监测方方法和动物实验方方法和技术标准等。
八
九
动物实验伦理学：是研究动物实验中如何体现人人 类的道德伦理价值观的科学。
实 数验 据动 与物 信种 息质 平资 台源
已完成 执行中 2006 启动 未启动
种
政策法规
修订《实验动物管理条例》 实验动物种质资源共享服务 平台运行状况的评估与监督 《实验动物福利实施方案》
技术标准规范
实验动物国家标准 2001 实验动物描述标准和规范
四、在医学生物学、工农业等各个领域的广泛应用
鸟类、其他 牛、羊、其他 鸟类 鸟类、家兔 牛 鸟类
著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系
现代医学研究
发现 肿瘤的病毒病原 胰岛素 休克治疗 抗细菌药物（百浪多息） 心肺旁道器 小儿麻痹症疫苗 变性脑病的病毒病原
12 心脏移植
年份 1910 1921 1927 1935 1953 1954 1965 1967
13
实验动物在人口健康研究中扮演什么角色？
优生优育
• 配子发生和发 育 • 不孕不育 • 胎儿发育 • 遗传性性疾病
疫苗
• 材料 • 有效性评 价 • 安全性评 价
药物
• 化合物— 药 • 药理药效 • 安全性 • 副作用 • 不良反应
日常生活
• 食品 • 添加剂 • 保健品 • 化妆品 • 玩具 • 环境污染
Source: GSK-Shanghai，Dr. Jianfei WANG
二、现代医学生物学研究的重要支撑条件
在医学生物学研究领域里，进行实验研究的 条件可概括为AEIR四个基本要素。 A →Animal(动物) E →Equipment(设备) I →Information(信息) R →Reagent(试剂)
医学实验动物学
Medical Laboratory Animal Sciences
实验动物学系
陈振文 czwen@
什么是实验动物?
2
第一节
一一、实验动物
实验动物科学的基本概念
实验动物(laboratory animal)是指经人人工工饲育，对其携带的微生生物实 行行控制，遗传背景明确或者来源清楚的，用用于科学研究、教学、生生 产、检定以及其他科学实验的动物。 二二、实验用用动物 实验用用动物（experimental animal)是指用用于实验的各类动物。 三、实验动物科学 (laboratory animal science)是研究实验动物和动 物实验的一一⻔门综合行行应用用科学。
基因改变小鼠
A α B C
生物医药研发中对实验动物的需求
研发一个新药费成本 2006 13.18 亿美元 2001 8.02 亿美元 1987 3.18 亿美元 1975 1.38 亿美元 研发一个新药的周期 10 - 15年 研发一个生物技术新药 2006 >12.0 亿美元 实验动物在新药研发中 的比重 5%左右，约 6000万美元，按10美元/ 只计算，约需600万只。
五
实验动物微生生物学与寄生生虫虫学：是研究实验动物 的微生生物、寄生生虫虫分类学、与人人类的相互关系和 对科学试验的干扰作用用，探讨预防、检测、净化 和治疗疾病方方法和措施的科学。
六
实验动物医学：是专⻔门研究实验动物健康标准和 疾病的发生生、发展、转归、诊断、治疗和预防及 其在生生物医学领域中应用用的科学。
Mice
Rat G.P Rabbit Dog
近50种，其中常用品系包括SD、 Wistar、SHR、裸大鼠和少量基因工 程大鼠品系。 常用的为Dunkan-Hartley(DHP)。 4个品系 主要是比格犬。
Source: 2011院士论坛-实验动物专场资料
国际实验动物资源开发现状
人人类主要疾病的动物模型资源
健康与福利
• 营养 • 遗传 • 不良生活 习惯 • 脑研究 • 老年性疾 病
实验动物—解决人类健康问题
Medicine Therapy
DISEASE PROCESS METABOLOME
动物模型
• • •
基因功能 疾病和衰老 机制 药效学 安全评价 系统医学 系统生物学 转化医学
PROTEOME TRANSCRIPTOME
在医学生物学发展过程中，许多重要的发现 和研究成果，往往与实验动物及动物实验密 切相关。巴甫洛夫指出，没有对活动物的实 验和观察，人们就无法认识有机界的各种规 律，这是无可争辩的事实。
9
微生物在 传染病发 病中的作用
证明
医学上许多重大 发现与动物实验 的关系
认清 发现
防治传染 病起了重 大作用
了解
25
第二章
实验动物管理与发展状况
（二）实验动物科学发展
在实验动物科学发展历程中，近交系（1909年）、无无菌动物（1943 年）的成功培育和应用用以及免疫缺陷动物（1962年）的问世是实验动 物科学发展的里里程碑。 在高高等生生物体中没有一一个基因是单独活动的，基因功能的评估，唯一一 的办法是从分子子生生物学本身身转移到生生物个体——即整体动物模型的分 析。一一般来说是:分子子→细胞→组织→器官→个体 近年来，人人们利用用分子子生生物学技术和胚胎工工程技术进行行了大大量的基因 定位突变、基因敲除（Knock-out）和转基因（Knock-in）研究工工作， 成功地培育了上千种新动物（Transgenic Animal）和上百种动物生生 物反应器（Animal Bioreactor）。
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第二节
实验动物科学研究范畴
三
实验动物遗传育种学：是利用用遗传调控机理， 采用用传统的和现代生生物技术手手段，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，家畜和野生生动物的实验动物化。
四
实验动物营养学：是研究动物摄入入、利用用营养物 质全过程与生生命活动相互关系的科学。
5
第二节
实验动物科学研究范畴
3
第二节
实验动物科学研究范畴
一
实验动物生生物学：是研究不同种属、不同品种品 系实验动物生生物学特规律的基础学科。包括：一一 般生生物学特特性、解剖特点、生生理生生化特性等。
二
实验动物环境生生态学：是研究影响实验动物生生 存的环境与条件。例如饲养动物的房舍、通⻛风、 温度、湿度、光照、噪声、笼具、饲料、饮水水 以及各种垫料等。
免疫性紊 乱疾患的 本质和补 体的作用
大量人类 疾病起因 于传染原
发现
一些多 发病的 基本性质
根除和 控制这 些疾病 起作用
动物实验 抗原抗 体反应 创立
创立
“应激学说”
实验 肿瘤学
推动变态 反应性 疾病研究
10
发现化学 致癌物质 和致癌病毒
推动肿瘤 学研究
临床医学许 多重大技术 创造和发展
临床广 泛应用 激素疗法
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第二节
实验动物科学研究范畴
十
实验动物福利：是专⻔门研究如何科学地善待实 验动物相关问题的科学。
十一
动物实验替代方方法：是研究如何用用无无知觉材料替 代有知觉的动物实验，用用低等级动物替代高高等级 动物，用用无无脊椎替代脊椎动物进行行实验的科学。
8
第三节
实验动物在医学生物学中的作用
一一、在医学生生物学发展中发挥了重要作用用
24
第二章
实验动物管理与发展状况
一一、国际上实验动物管理与发展概况 （一一）实验动物标准化管理 q 1950年成立立了美国实验动物科学学会； q 1952年，日日本成立立了实验动物中央研究所，专⻔门从事 实验动物标准化工工作； q 1956年，联合国科教文文组织、国际医学组织、国际生生 物学协会共同发起成立立了“实验动物国际委员会”，后更 名为国际实验动物协会； q 1956年，美国开始建立立“实验动物饲养与应用用认可程 序”，为实验动物研究的专业性提供了标准化的程序； q 1961年，加拿大大生生物联合会建立立了动物管理常务委员 会，开始实验动物饲养管理标准化工工作。
发现人 洛 斯 班 定 博莱罗克 多麦克 葛 明 索尔克 格但斯克 伯纳德
所用动物 鸡 狗 狗 小鼠 猫 恒河猴 猩猩 狗
诺贝尔生生理学或医学奖 与实验动物关系
¥
统计过去100年 诺贝尔生生理学或 医学奖，其中使 用实验动物的研 究成果占67%。 而而最近十十年诺贝 尔医学奖几几乎都 是使用实验动物 研究得到的原创 成果。
比较医学
• • • •
GENOME
人类疾病与动物模型
肝炎、 结核病、 SARS等
遗传性 疾病
糖尿病 红斑狼疮 血友病等
我是 你的替身身
自发性 模型
感染性 疾病
诱导模 型
免疫缺 陷疾病
艾滋病 风湿性关节炎 干燥症等
发病机制 易感性 新药创制 ……
基因工 程模型
疾病动物模型有什么用？
正常小鼠
品 种 Total 发达国家 200多种，26,000多个品系，其中常规品 系2600多个 小鼠>2万个，打靶或基因捕获的小鼠胚 胎干细胞高达4万株。 2200多个品系，包括常规品系和突变品 系等约43种，基因工程动物1600多种。 12个近交品系豚鼠和7个变种。 30种，其中近交品系6个。 常用比格犬、Labrador犬、大猎犬、墨 西哥无毛犬、四系杂交犬、Boxer犬、 Greyhound犬等品系。 中 国 30种，近2000个品系，其中常规品系 100个左右。 近2000个（包括引进品系）。
6
第二节
实验动物科学研究范畴
七
比比较医学：是比比较研究动物与人人类生生命现象的异 同，特别对各种人人类疾病进行行类比比研究，采用用其 异同点，通过建立立实验动物疾病模型来研究人人类 相应的疾病。 动物实验技术：包括研究实验动物的饲养管理技 术，各种监测方方法和动物实验方方法和技术标准等。
八
九
动物实验伦理学：是研究动物实验中如何体现人人 类的道德伦理价值观的科学。
实 数验 据动 与物 信种 息质 平资 台源
已完成 执行中 2006 启动 未启动
种
政策法规
修订《实验动物管理条例》 实验动物种质资源共享服务 平台运行状况的评估与监督 《实验动物福利实施方案》
技术标准规范
实验动物国家标准 2001 实验动物描述标准和规范
四、在医学生物学、工农业等各个领域的广泛应用
