世界公认，“动物福利”包括5大自由：不受饥渴，生活舒适，不受痛苦伤害和疾病，生活无恐惧和悲伤感，表达天性。在实验动物身上，人类很难同时兑现5大自由，损害它们的健康往往是研究的必经过程。在动物痛苦与科研欲求之间，目前广获认同的平衡点是3R原则，即替代(replacement)、减少(reduction)、优化(refinement)。

近些年来，与发达国家相比，我国虽然没有3R研究的专门机构，但3R的研究工作在我国已经有了起步，有关实验动物科学的专业杂志、论著都开辟了3R研究专栏，以宣传、交流、介绍国外3R研究的发展及我国开展3R研究的动态。3R的研究工作在我国已经有了起步，1997年，科技部在《关于“九五”期间实验动物发展的若干意见》中，也提出了建立与国际接轨的动物福利保障制度，并把这项工作纳入全面推行实验动物法制化管理的重要内容之一。1997年，北京实验动物学会成了实验动物替代方法研究会，开展了3R研究的学术交流和专题讲座；1999年，北京市实验动物专项资金科研课题，将实验动物替代研究作为六大重点支持领域之一。国家已将3R研究作为一项长期基础性工作，纳入科研工作管理体系，并作为生命科学研究中一个新的增长点，但从研究领域来看，3R研究主要还是集中在涉及人类健康的制药和药品质量检验，其他领域还比较少。相信随着3R研究的深入，人们会用越来越好的替代方法解决科学研究中的问题，以便更好地推动科学研究不断深入发展。

1．替代  是指使用没有知觉的实验材料代替活体动物，或使用低等动物替代高等动物进行试验，并获得相同实验效果的科学方法。实验动物的替代物包括范围很广，所有能代替整体实验动物进行试验的化学物质、生物材料、动植物细胞、组织、器官，计算机模拟程序等都属于替代物，也包括低等动物植物(如细菌、蠕虫、昆虫等)。小动物替代大动物，如转基因小鼠替代猴，进行脊髓灰质炎减毒活疫苗的生物活性检测等，同时也包括方法和技术的替代，如用分子生物学方法代替动物实验来鉴定致癌物或遗传毒性的遗传毒理学体外实验方法等。

替代根据是否使用动物或动物组织，可分为相对性替代和绝对性替代，相对替代是用无痛方法处死动物，使用其细胞、组织或器官，进行体外试验研究，或利用低等动物替代高等动物的实验方法，而绝对替代则是在实验中完全不使用动物，根据替代动物的不同，替代可分为直接替代(如志愿者或人类组织等)和间接替代(如当试剂替代家兔做热源试验等)。根据替代的程度，又分为部分替代(如利用替代方法代替整个实验研究计划中的一部分或某一步骤等)和全部替代(如用新的替代方法取代原有的动物实验方法等)。对于实验动物而言，最好的福利是免于实验。现在已经开发了药物实验的计算机软件，将化学药物的化学键等信息输入电脑，研究药物可能产能的生理结果，这种操作可以在一定程度上代替实验动物。目前，科学家们找到多种替代办法，如体外技术，用细胞器、细胞、组织和器官做研究，还有使用低等动物、数学和计算机模型等。1980年以来，全球实验动物使用数量逐步下降，这与替代方法增多关系很大。

不过，“替代”不等于“取代”，人体构造非常复杂，非动物模型只能部分反映疾病的特征，无法描述疾病如何作用于人体，如果没有实验动物，生物医学研究将难以为继。

2．减少  是指在科学研究中，在动物实验时，使用较少量的动物获取同样多的试验数据或使用一定数量的动物能获得更多的试验数据的科学方法，减少的目的不仅仅是降低成本，而是在用最小的动物达到所需要的目的，同时也是对动物的一种保护。

目前，减少动物使用量常用的几种方法：①充分利用已有的数据，包括以前已获得的实验结果及其他信息资源等；②实验方案的合理设计和实验数据的统计分析；③替代方法的使用；④动物的重复使用，这应根据实验要求和动物质量寿命来决定；⑤从遗传的角度考虑动物的选择，如在生物制品效力学毒性测定中，测定结果不仅受所使用实验小鼠微生物状态以及饲养条件等因素的影响，即反应性在很大程度上决定于基因型，使用国际标准小鼠可以确保测定结果的敏感度和准确度，同时可达到减少检验中使用动物数量；⑥严格操作，提高试验的成功率；⑦使用高质量的实验动物。

3．优化  是指在必须使用动物进行有关实验时，要尽量减少非人道程序对动物的影响范围和程度，可通过改进和完善实验程序，避免或减轻给动物造成的疼痛和不安，或为动物提供适宜的生活条件，以保证动物的健康和康乐，保证动物实验结果可靠性和提高实验动物福利的科学方法，其主要内容包括：①实验方案设计和实验指标选定的优化，如选用合适的实验动物种类及品系、年龄、性别、规格、质量标准，采用适当的分组方法，选择科学、可靠的检测技术指标等；②实验技术和实验条件的优化，如麻醉技术的采用，实验操作技术的掌握和熟练，实验环境的适宜等。

总之，替代、减少、优化是彼此独立而又相互联系，是使人们要更好地科学利用和合理保护动物的一种科学方法和学科。3R原则的提出和应用，是在不影响实验要求和实验结果的基础上，如果违背了科学研究的目的，过分地强调3R原则，反对使用动物进行实验，3R原则也就失去了它的价值和意义。