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动物实验该分几组?如何分组?你都做对了吗?

在探索新的医疗方法时,研究者们总会以实验室中的临床前研究作为开端。在实验室中,通过动物进行的实验至关重要,研究者们通过动物实验了解药物安全性和有效性的基本信息,它的结果也直接决定着试验药物是否可以进入临床试验阶段。


进行动物实验,常常需要把选择的动物按需要分成若干组。实验动物分组是实验设计中的一个非常重要环节,美国动物委员会要求投稿时,需要对动物基本信息包括动物来源、品系、生活环境、分组方法等作出说明。然而大多数发表的文章,都未描述实验动物随机分组方法,而被编辑索要原始数据来证明数据的可靠性。可见,分组十分重要。


对于实验技术,我们可以在具体操作中慢慢练,但是动物分组如果最开始错了,直接就影响到最后结果的可信性,并且一旦实验研究开始,后期很难弥补,所以我们在实验开始前一定要认真考虑这个问题。


实验动物分组时,我们常常碰到以下情况:该分几个组合适呢?每只动物肿瘤体积大小各异,又或者是性别和体重均不一,该如何分到各个组里面去呢?今天咱们就来聊一聊如何给动物分组。


分几组?

研究目的是动物分组的前提,其中对照组的设计尤其地重要。


为了保证能得到科学有效的数据,实验动物分组时应特别注意建立对照组。对照组可分自身对照组和平行对照组。


1.自身对照组:用每个动物实验处理前和实验处理后的各项相关数据进行对照,就分别是对照组和实验组的实验结果。用每个实验动物自身对比,可排除个体间的差异。


2.平行对照组:分正对照组和负对照组(空白对照组)两种。


正对照组是实施与实验组动物相同但排除了所要观察的目的因子(如治疗手段或药物)的处理,负对照组则不作任何处理。

例如,要观察某种药物的药效,对实验组动物采用肌肉注射的给药方法;


正对照组动物同样进行肌肉注射,但注射的不是药物而是同等剂量的生理盐水,以便排除肌肉注射生理盐水可能产生的影响;


负对照组动物则不经任何处理的实验动物,并与实验组动物和正对照组动物在相同的环境和条件下饲养,作为空白对照。

当然,还有一些其他的设立对照组的方法,可根据实验的需要进行设置。


——


一般观察一个药物或者某种外界因素对实验动物的影响需要设置3组对照——空白对照组(负对照组)、模型对照组(正对照组)和阳性对照组。

空白对照组:指不经任何处理的实验动物,目的是为了突出正常动物与疾病动物之间的差别,来判断造摸是否成功。


模型对照组:即疾病动物模型,给予阴性(溶剂或赋形剂)处理,目的是与实验处理组相比,排除假阳性结果。


阳性对照组:通常是给予疾病模型动物已知应该有效的药物或者其他有效因素的处理,目的是排除假阴性结果。


除了设置上述对照组外,还需加上处理因素那一组,一般设置剂量梯度,最好是设计3个以上,以形成剂量效应。目的是为了考察药物是否具有剂量依赖性,也是药效的一种表现。


综上,建议分组是:


(1)空白对照组;

(2)单纯模型组

(3)模型对照组;

(4)阳性对照组(模型+阳性药物模型);

(5)模型+低剂量药物;

(6)模型+中剂量药物;

(7)模型+高剂量药物。

注:并非每一个实验都能找到阳性药,因此,也不是每一个实验都需要设置阳性对照组;


如何分?——随机分配

确定了分几个组,接下来,就讲讲怎么分?


进行动物实验时,统计学要求各实验组间除实验处理因素外,其它条件都完全相同,但事实上不可能完全做到,就是同一种动物而言,即使品系、年龄、窝别、性别、生活条件完全一致,对药物的反应仍不可能完全一致,差异是绝对的,一致是相对的。


减少差异的办法除精选实验动物(或材料)外,就是实行严格的随机原则进行安排,使正性和负性影响随机地分配到各组,得到平衡,而不受任何主观愿望的影响。


因此,实验动物分组应严格按照随机分组的原则进行,使每只动物都有同等机会被分配到各个实验组中与对照组中去,尽量避免人为因素对实验造成的影响,从而增加研究结论的可靠性。


随机绝不是随便,不是说随意指定实验动物应该属于哪个分组,这种办法是根据研究者意愿分组,与随机还是有非常大的差异。为避免人为因素,常需要利用随机数字法以实现随机分组。


根据不同的实验目的、实验对象,常用的方法有:配对比较法随机分组,完全随机分组、随机区组分组等。


01 配对比较法随机分组


操作步骤:在分配动物之前,先将动物按性别、年龄、体重、胎别或其它有关因素加以配对,以基本相同的两个动物为一对配成若干对;然后,再将每一对动物随机分配于两组中。

如,20只动物分成A、B两组,将动物按如上所述方法分成十对,每对编号l、2,从随机数字表连续抄录十个数,奇数则该对第一只动物入A组,第2只B组;如为偶数,则该对第一只动物B组,第2只入A组。

优点:两组动物的胎别、性别、年龄以及体重等根本情况也基本相同,从而尽可能减少两组动物的生物差异性。


适用范围:在将实验动物分成两组时,适用。


02 完全随机分组


操作步骤:

(1)编号:将实验动物从1到N编号,一般可以可按体重大小编号。打开Excel软件,在“A1”单元格输入“1”,用“Ctrl”键和填充柄在“A列”拖拽出所需的动物号。


(2)获取随机数字:在“B1”单元格单击"插入"菜单中选取“fx”,在对话框中选择“rand”后“确定”,粘贴上第1个随机号。用“填充柄”拖拽,使所有动物均编上不同的随机号,对已产生的随机号用“复制”和“选择性粘贴”“数值”加以固定。


(3)将随机数排序:在“数据”菜单中选取“排序”,以B列随机号“递增”排序,将动物号按附上的随机号的顺序由小到大重新排列。


(4)分组:然后按先后顺序,依次分为1、2、3、4...等组。

优点:操作简单;


缺点:若动物间有较大差异,如体重区间较大,则不适用这种方法。


适用范围:所有动物必须是“同质”或者近似“同质”。也就是说所有的动物性别、体重及其他相关因素(如荷瘤体积)是一样的,或是近似的。


03 随机区组分组


然而如果一批小鼠中,小的有18g的,大的有30g的,体重相差比较大,若按上述完全随机方法分配到各组,很可能有的组分到体重特别大的,有的组分到特别小的,这样难以保证平均分配。这时,则可采用随机区组设计。


随机区组设计:先将一定数目和比例的动物分为几个区组(一般>3),如体重相近的动物、性别一致的动物等。区组的长度最好为组数的2倍以上,太小易造成不随机,如有4个组,则区组长度最好选择8以上。


举例:

有40只SD大鼠,重量在180-220克之间,需要分为4组,即每组10只(甲乙丙丁),应先将动物按体重配成若干个区组,再把每区组动物随机分配各组。


(1)首先,进行大鼠称重,按顺序排序;
(2)分区组:尝试可将这些大鼠按体重分为4个区组(假设180~190g/8只,190-200g/12只,200-210g/16只,210-220g/4只),即4窝,分区时每窝的数量至少大于4;
(3)编号:依次对这4窝大鼠编号,第一窝1、2、3、4…8,以此类推,编号到40;
(4)随机分配区组1:将这8只随机分配给4组,每组各2只,分组方法即采用上述|“完全随机分组”方法分配到每个组;

(5)随机分配剩余3个区组,方法同上。

优势:区间分组将保证了实验组间的生物差异减到了最小,遵循了一致性原则与随机性原则,使实验结果更具有统计学意义。


备注:有时我们会碰到多个因素,则需要依次分区,如:40只体重差异较大的小鼠,雌雄不一,此时我们不能只按照体重区组分配,需要先把雌雄分开,然后各自按体重分组。


——


综上可以看到,实验动物分组需要遵循对照和随机的原则,这样才可以保证数据更加具有科学性和统计意义。


至于每组该分多少只动物合适?

推荐阅读:科研实验中,每组分几只动物合适?

参考来源:

[1]. 常用实验动物随机分组方法,赵伟,孙国志,2009年

[2].实验动物分组正确做法是这样?原来我一直是错的(https://mp.weixin.qq.com/s/_7iGkCNUkFkdVXxsoBNiiw)

[3]. Guidance for the Description of Animal Research in Scientific Publications(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK84205/pdf/Bookshelf_NBK84205.pdf)



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