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「动物实验终点」可不是随随便便确定的,不少文章因此被撤稿

基础医学研究、药物研发、医疗器械评价等均会涉及实验动物和动物实验,但实验动物福利伦理很容易在研究过程中被忽视。现实中,因为违反实验动物福利原因,被撤稿的比比皆是。


在我们公众号前期也有列举一些关于因动物伦理的原因而撤稿的案例,并给出了一些建议。这里就不在重复列出了,可点击下面文字进入了解。


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警示:因动物伦理的原因,接连有文章被撤稿!你的动物实验合乎动物福利和伦理吗?

今天我们重点关注“动物实验终点”:也就是什么时候该结束实验了。


  • 有些研究者可能在开始实验时,会先做一份实验设计(其中就包括一项实验周期),然后就是完整的按照实验设计进行实验,那么实验设计这个周期结束就是实验终点。


  • 而有些研究者,甚至直接以动物死亡作为实验的终点。


但是,科学实验中,动物不可避免地承受着不同程度的疼痛、痛苦甚至死亡,上面这样操作这符合实验动物福利和伦理吗?



首先我们来看下,近期的3则撤稿消息。


01

2022年11月7日,PLOS ONE宣布撤回2011年7月28日发表于该期刊题为“Upregulation of HYAL1 Expression in Breast Cancer Promoted Tumor Cell Proliferation, Migration, Invasion and Angiogenesis”的论文。撤稿主要原因是研究中的动物福利违反了期刊的动物研究政策。


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撤稿声明:


这篇文章发表后,有人对图7中报告的小鼠肿瘤大小表示担忧。具体来说,该文图7A中的图表似乎报告了高达3500mm3的肿瘤大小。


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这表明,小鼠个体的肿瘤大小高达4621.72mm3,许多小鼠个体的肿瘤大小超过2000mm3,特别是在MCF-HYAL1组从7周开始。大的肿瘤(尤其是那些在2000-4622mm3范围内的肿瘤)预计会阻碍移动,并引起明显的疼痛和不适。此外,图7A中报告的定量结果使人怀疑9周的终点和大肿瘤的大小是否有科学依据:该图报告了早在第5周时各组之间的统计学上的显著差异,当时肿瘤的体积<2000mm3


在回答关于这些实验的询问时,作者没有详细说明如何评估疼痛和痛苦,采用什么具体的阈值作为终点标准,或者是否有动物在9周的终点前死亡或被安乐死。


PLOS ONE认为,报告的肿瘤大小、研究设计和终点标准很可能不符合国际公认的动物研究伦理标准,这些标准在研究进行时就已经存在了。PLOS ONE还对使用乙醚作为麻醉剂表示关注,因为这种药剂会对实验动物造成刺激和痛苦,也会给实验人员带来风险。


鉴于上述问题,《PLOS ONE》撤回了这篇文章。


02

在2022年10月4日,PLOS ONE撤回2013年12月16日发表于该期刊题为“Indole-3-carbinol inhibits nasopharyngeal carcinoma growth through cell cycle arrest in vivo and in vitro”的论文。撤稿主要原因是违反动物福利政策。


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撤稿声明:


文章中的图7A和7B的图表似乎报告了高达3000mm3的肿瘤大小。根据图7C中的小鼠图像,特别是第三、第五和第六只小鼠的图像,似乎肿瘤的大小可能会阻碍移动,溃烂和坏死是可见的


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在回答关于这些实验的询问时,相应的作者说,在进行这项研究时,中国并没有严格的动物研究道德规范,作者所在的机构似乎也没有关于动物肿瘤大小的明确规定,而且这项研究只经过了"简单"的道德审查。


除了对动物伦理和福利的关注,图7A、7B中报告的定量数据表明,8周的终点很可能没有科学依据:看来在4-6周时,各组之间可能存在明显的差异,此时肿瘤的体积<2000mm3


PLOS ONE还对使用乙醚作为麻醉剂表示关注,因为这种麻醉剂会对实验动物造成刺激和困扰,也会给实验人员带来风险。


鉴于上述担忧,PLOS ONE认为该研究不符合期刊的动物研究政策,撤回了这篇文章。


03

在2022年8月31日,PLOS ONE撤回2013年6月11日发表于该期刊题为“Vascular endothelial growth factor receptor-1 activation promotes migration and invasion of breast cancer cells through epithelial-mesenchymal transition”的论文。撤稿主要原因是研究中的动物福利违反了期刊的动物研究政策,此外,该论文中多张图像让人担忧其数据的可靠性。


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撤稿声明:


在图6A中,肿瘤体积似乎超过了国际公认的标准,引起了对动物福利和研究遵守动物研究伦理标准的关注。


通讯作者表示,每天观察小鼠的精神状态、食物摄入量、活动和注射部位肿瘤的直径。他们证实,30天后,一半的小鼠体重减轻并表现出行为变化,此时,实验终止。提供了描述为原始肿瘤和体重数据的数据文件,表明从第14天开始观察到体重减轻,并且某些小鼠的最终肿瘤重量超过10%体重。对肿瘤体积和动物福利的担忧表明,该文章不符合PLOS的动物研究政策。


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科学实验中,研究终点是每项动物实验研究方案的重要组成部分。


理想状态是:研究终点能够在对动物无不良影响、疼痛或痛苦的情况下实现研究方案的科学目标和研究目标;但是实际上这种理想状态非常少,动物不可避免地承受着不同程度的疼痛、痛苦甚至死亡。


这种情况下,“动物实验人道终点”的选择就非常重要。科学地选定实验的人道终点,能在实现研究目的的同时,又充分兼顾实验动物福利,尽可能地减轻实验动物所承受的与实验目的无关的疼痛和痛苦。


人道终点


人道终点(humane endpoint),又名仁慈终点,具体指:出于伦理、科学和法律方面的考虑,在不影响实验结果判定的前提下,“人为”地确定某一个时间点(或阶段)及时终止实验,以尽可能减轻实验期间动物遭受的疼痛和痛苦,“人为”选择的这一时间点(或阶段)就称为人道终点,这是3R原则中优化的重要组成部分。


人道终点的实施意义


(1)最大程度上避免或减轻实验后期给动物造成的疼痛和痛苦,保证了动物基本福利;


(2)最快速度获取科学的数据,特别是实验后期动物接近死亡时,其生理上的变化会产生一些误导性的结果,导致实验失败,因此,开展人道终点的研究并将其作为动物实验的评价指标应用与结果判定,有利于结果的科学性和可靠性。


那么,实践中什么情况需要实施人道终点?


人道终点确定原则


(1)权衡性原则:应根据实验所取得的科学价值与将对动物所造成的伤害进行权衡,确定人道终点。


(2)最小化原则:在实验前,应尽可能预判将对动物造成的疼痛或痛苦的程度,应避免以动物的濒死、死亡以及严重的疼痛和痛苦作为人道终点,确保动物伤害最小化。


(2)持续优化原则:在实现动物实验科学目的前提下,需不断寻求更为人道的动物实验终点,使动物在使用过程中所经历的痛苦不断趋于最小。

一般来说,当碰到以下两种情况时,需要考虑实施人道终点。


(1)研究的科学目标已达到,实验没必要继续进行下去。


(2)当动物遭受的痛苦达到预定级别,即使实验尚未达到预期目标,也可考虑提前结束实验。


第(1)点对于每个科研人员来说可谓是心中有数,然而对于第(2)点,动物的痛苦判定就有难点。实践中我们该以什么指标来评价动物的痛苦,进而作为实验终点呢?


下面我们就参考中国国家认证认可监督管理委员会《实验动物人道终点评审指南》(RB/T173-2018),对此进行阐述。


——


人道终点评价指标一般包括适用于多数实验动物的通用性指标和适用于特定研究项目的特定性指标两部分。


(1)适用于多数实验动物的通用性指标:主要通过描述评价动物状态和行为,来评估动物所承受的疼痛和痛苦的程度,主要包括如下5个方面:


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(2)适用于特定研究项目的特定性指标:针对某些特定实验研究需观察的指标,如肿瘤研究、老化研究、感染性研究,以及利用基因修饰动物模型开展的特定研究等。


①用于毒理学研究的观察指标


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②用于肿瘤研究的推荐指标(据了解目前大多数的撤稿都是关于肿瘤研究的,推荐重点查看)



  • 一般实验,肿瘤负担不应超过动物正常体重的5%;治疗性实验中,不能超过动物体重的10%(10%表明:体重25g小鼠背部皮下直径达到17mm,体重250g大鼠背部皮下直径达到35mm)。


注:上述实施标准并非是绝对的,不同的国家或者动物协会组织会有不同的要求。


(1)美国美国兽医协会(AVMA)提到肿瘤负担大于10%体重;在一只成年小鼠中,任何一个维度一个肿瘤不应该超过20mm;在成年大鼠,任何一个维度肿瘤不应超过40mm。


(2)国际实验动物管理评估与认证协会(AAALAC)标准是肿瘤不应超过动物正常体重的10%;在成年小鼠,肿瘤直径不超过12mm,大鼠则为25mm,治疗性研究中分别为15mm和28mm,双肿瘤的动物,其最大直径应相应减小且不超过单肿瘤情况下的最大值。

  • 肿瘤不能达到严重影响动物行使正常功能的位置,或由于肿瘤的生长引起动物痛苦;
  • 动物减轻的体重超过动物正常体重的20%(应考虑到肿瘤所占的分量);
  • 肿瘤生长点出现溃疡或感染
  • 肿瘤转移到其他组织器官;
  • 因肿瘤生长引起持续的自发性损伤
  • 肿瘤的生长干扰饮食活动。

当动物出现肿瘤或被接种肿瘤后,应至少每周观察3次,并在肿瘤达到最大限度的80%时增加观察频次。可见的实体瘤通常可用游标卡尺进行测量。


推荐阅读:怎样准确有效地测量小鼠肿瘤体积?

③感染性研究的推荐指标


  • 动物体温降低超过一定的限度(如超过4-6℃);
  • 体重下降,将体重减轻(如下降10-30%)作为人道终点重要指标;
  • 活动减少、嗜睡等其他生理和行为变化。


④基因修饰动物研究的推荐指标


经过基因修饰操作后,动物出现异常、不可知的健康状况的可能性增加, 如抵抗力降低、易发肿瘤或生理功能紊乱等。考虑仁慈终点时,可结合基因修饰动物的基因型可能出现的异常,选择相应的观察指标。


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因此,在实验过程中,应对动物进行定时观察,若在实验关键阶段和预期出现不良结果的时候,应适当增加观察频率,从而适时对符合人道终止状态的动物及时终止实验。


结语


现如今,我国对动物福利的关注度越来越高,正是因为实验动物们为人类健康做出了巨大贡献,所以在实验过程中我们需要善待实验动物,尽量减少它们的痛苦。


多篇论文因实验动物福利问题陷入争议,也结结实实给大家提了个醒,这项工作如不在平时加以注意,很容易“踩坑”,甚至面临论文被撤回的风险。

参考文献:

【1】中国国家认证认可监督管理委员会. 动物实验人道终点评审指南(RB/T173-2018). 北京. 2018

【2】Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research,DOI: 10.1038/sj.bjc.6605642

【3】Guidelines for Endpoints in Animal Study Proposals

【4】刘晓宇, 卢选成, 贺争鸣. 实验动物仁慈终点技术研究的发展与应用[J]. 实验动物科学, 2016(2):7.

【5】Guide for the Care and Use of Laboratory Animals,DOI: 10.17226/12910

【6】Rodent Tumor Production & Monitoring Guidelines


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