动物实验按其目的不同可分为科研探索类(如大多数的生物医学研究涉及的动物实验)、安全评价类(如一些药物、有毒化学品、各类食品添加剂和环境污染物等进行毒性和安全性评价实验)、教学和培训类的动物实验(如动物生理生化指标检测方法教学实验)、生物制品开发类实验(如提取动物组织内的一些活性物质)、其他用途的动物实验等。除了科研探索类动物实验具有目的不确定性和设计要求多变性外,其他类别的动物实验相对来讲可以发展制定固定流程或模式的动物实验。而在所有类型动物实验中,科研探索类实验的完成往往是最困难的,我们主要就这一类型动物实验设计和实施过程中可能遇到的问题进行一些探讨。
(一)动物模型选择
要进行动物实验,往往离不开动物模型。动物模型是动物实验设计、实施、评价的核心材料。动物模型选择要综合评价,就人类疾病动物模型来讲,能够再现或模拟人类某一疾病特征越多越好。疾病特征的相似性是我们考虑选用或设计某一动物模型的第一考虑要素。这不仅关系到实验的成败,而且对将来动物实验结果被最终转化为临床应用具有很大的意义。没有选对动物模型可能会毁掉一个天才的假说,甚至会走向科学的反面。另外,我们也强调,在有条件的课题组,要注重在同一科研假设的验证过程中应用多种动物模型,可以是同一物种不同方法诱导的动物模型,也可以是不同物种同一方法诱导的模型。这不仅是比较医学的要求,也是使科研数据更科学和全面,使科研成果更容易转化的可行途径。在转化医学越来越受重视的今天,动物模型对人类疾病的模拟程度以及不同模型的相互验证,已经越来越受到科学家们的重视。
(二)准备动物实验研究方案
在疾病动物模型选择完成以后,往往需要制订一份详细的动物实验研究方案。制订动物实验实施方案,进行文献的查询和分析归纳是少不了的。所以,研究人员,尤其是刚接触科研的研究生,要在自己科研计划中预留一定的时间进行动物实验详细方案的准备。我们在现实中,经常遇到一些研究生拿着导师的项目标书就开始动物实验。这种做法很多时候会因考虑不周而遇到意想不到的问题,结果欲速则不达。如某研究生研究某个药物的药效,将该种药物从药店买来后直接溶于动物的饮水中。既节省了灌胃的麻烦,又减少了动物的应激。但他没有想到,成品药制剂往往会含有很多辅料,这些辅料有些是不太溶于水的。这种药物的混悬液时间久了会沉积和堵塞饮水瓶口,造成动物给药剂量达不到预期目标,实验结果可想而知。
一份详尽的实验方案,对实验过程应该描述清楚,注明对实验动物品种、品系,动物营养、饲喂方式和时间,样本采集和动物的安乐死等。详细的草案应该包括实验者、实验动物和实验技术几个方面的问题。制订详尽的动物实验方案,需要研究生或科研人员查询大量的文献并对比各种方法的优劣。在遇到自己难以解决的问题时,需征求同行专业老师意见。在动物实验过程中,有的时候细节决定成败。如在动物饮水中加入需要避光的药物,就应该利用深色瓶子。有的研究者用黑色塑料袋包裹饮水瓶来避光。这种方法表面上并无不妥,但很难避免动物在玩耍或饮水过程抓破塑料袋而影响避光效果。
一个成功动物实验与考虑周全的实验计划是分不开的,疾病相关动物实验计划的制订者不仅要有扎实的医学背景知识,熟悉统计学方法,还需要掌握实验动物和动物实验基本知识。
(三)动物实验的实施
动物实验实施是实验方案完成过程。很多实验的设计基本没有问题,但在实施阶段却困难重重。很重要的一个原因是实验人员的技能没有好好得到培训,还有是对动物实验本身遇到的问题和困难估计不足。如有很多研究生在动物开腹手术完毕后,因肠胀气而不能关腹,很大程度上与腹腔注射麻醉药物技术不过关有关。再如,出现了术后动物大批量死亡的情况,尤其是在非标准的动物实验室,很可能与温度过低有很大关系。所以,在动物实验实施的过程中,实验者对动物多留心、常观察,或者制订定时巡查制度是十分必要的。
(四)动物实验评估和报告
在对实验结果进行统计分析的基础上得出的结论,验证最初的实验假设,是开展动物实验研究的最终目的。然而,并不是任意一个动物实验都能严格地检验假设,实际上,进行实验研究时,经常需要选择特殊品系实验动物、特别管理机制、特制饲料和特殊装置等。如果实验证实假设有明显的错误,而实验本身又是成功的,研究者有可能对实验的其他条件产生怀疑,如不同的动物品系、饲养方式和实验设备等。对于带有普遍性的假设,在一个广泛的、不同种条件下进行严格的检验。如采用不同品种品系实验动物、不同饲养管理方式等,所得到的结果应该相似或基本相似。如要证明“某种化合物对哺乳动物(包括人)不会产生致癌作用”这样的假设,用不同的动物和不同的给药方式得到的结果基本上应该是相同的,这样的假设是能够检验的。如果我们换用了另一个品系大鼠实验时,发现这个物质可以致癌,那么我们的假设就被反证了。但对于有的假设需要在不同的条件下,换用不同品系的实验动物进行多次实验来验证,这样的假设验证起来就比较困难一点,也可能要做一系列的实验来验证。
对动物实验局限性要有充分认识。只有这样我们才能正确评估动物实验和恰如其分地发挥动物实验应有的价值,任何夸大动物实验结论的做法是不可取的。即使是阴性动物实验结果,也有一定科学价值,是我们认识科学的一种经验积累。对于已完成的动物实验,可作为科研成果的一个重要部分被发表或交流,包括学术论文、会议发表、项目总结和申请专利等。在国家支持的不涉密项目,发表学术论文是一种主要的报告形式。