关注生命科学研究四要素①

    编者按 “十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，全面推进健康中国建设。要实现这一发展目标，生命科学领域的研究必不可少。但在中国科学技术协会生命科学学会联合体近日举行的新闻发布会上，业内专家透露，从科学信息、实验动物到科学仪器设备和试剂耗材，我国生命科学研究领域目前依赖进口的环节较多。目前我国在生命科学研究领域到底还存在哪些短板？该如何实现该领域的自主创新，让生命科学研究不再受制于人？本报推出系列报道，关注该领域的发展。

    新的烈性疾病不断出现，完全攻克这类疾病还需要相当长的时间，其中一个最主要的原因，就是缺乏有效的动物模型。有效的动物模型有望让人类了解生命发育过程，构建人口健康和疾病防治的重大基础理论，破解生命科学领域的应用难题，推动生命科学理论和生物技术的原始创新和革命。

    季维智 中国科学院院士、昆明理工大学灵长类转化医学研究院院长

    在生命科学研究过程中，动物实验不可或缺。病毒研究、疫苗研发、药物实验、疾病模型建立，都离不开动物实验。而在动物实验中，实验动物的选择是极为重要的一环。

    实验动物，是指经人工培育或人工改造，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确、来源清楚，用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定及其它科学实验的动物。

    科技日报记者近日了解到，在实验动物产业方面，调研显示，我国实验动物机构多被国外大企业控股，存在动物品系外流和重要动物品系“卡脖子”等多方面问题。

    我国目前实验动物供给能力怎样？实验动物产业发展现状如何？当前困境未来如何破局？针对这些问题，记者采访了多位业内专家。

    保障科学研究的战略资源之一

    目前，常规的实验动物资源包括实验动物物种资源、遗传工程动物资源、人源化动物资源、人类疾病动物资源等四类。

    小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、小型猪、猴以及雪貂、土拨鼠、裸鼹鼠、树鼩等用于特定研究领域的特种动物，都可成为实验动物物种资源；遗传工程动物资源则是用现代的基因修饰、遗传育种等技术研制或培育的新型遗传信息改造动物；人源化动物是指联合免疫缺陷、基因修饰、干细胞等技术，研制的带有人的功能性基因、细胞、组织甚至器官的动物；人类疾病动物模型是指在医药研究中，采用物理、化学、手术、生物等技术，建立的模拟人类疾病发生发展过程的动物。

    中国医学科学院医学实验动物研究所教授秦川曾撰文指出，实验动物资源是实验动物学科的核心产出，也是实验动物学科为生命科学、医学等相关学科提供支撑的着力点，因此，实验动物资源是保障科学研究的战略科技资源之一。

    2020年初，新型冠状病毒开始在全球肆虐。

    对这个新的病毒，人类有太多的疑问：病毒入侵人体的受体是什么，它会带来怎样的机体免疫反应，它在人体各组织内如何分布，它的复制规律、病理发生过程是怎样的，它通过哪些途径传播……所有这些疑问，是药物和疫苗研发的基础问题，都需要通过动物模型去研究。

    “新的烈性疾病不断出现，完全攻克这类疾病还需要相当长的时间。其中一个最主要的原因，就是缺乏有效的动物模型。”中国科学院院士、昆明理工大学灵长类转化医学研究院院长季维智说，有效的动物模型有望让人类了解生命发育过程，构建人口健康和疾病防治的重大基础理论，破解生命科学领域的应用难题，推动生命科学理论和生物技术的原始创新和革命。

    资源总量存在严重不足

    “遇到重大疫情发生，人们最先想到的是寻找动物模型，但由于我国实验动物短缺，这时会迫切需要进口。”云南大学省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室研究员张志刚说，在他的研究领域，特别需要无菌动物模型。但目前，在无菌动物模型开发方面，国内实验动物除了昆明小鼠，其它实验动物总体上还很缺乏。

    科技日报记者了解到，在实验动物品种总量上，截至2018年，我国的实验动物物种仅有30余种，远落后于日本的100余种和美国的210种，物种总数不及美国的六分之一。另外，在疾病致病机制研究、传染病预警研究、靶点药物研发、药物和疫苗评价中需要用到的人类疾病动物模型资源方面，我国资源总量也存在严重不足。

    同时，实验动物资源存在缺乏统一管理，资源分散保存、共享程度低，以及容易丢失、缺乏标准化等现状，导致研究人员无法得到所需的实验动物，实验批次间的重复率也较差。

    “核心技术是买不来的，实验动物领域也是这样。珍贵动物品系的缺失，对后续的科学研究、产业发展造成的打击无异于源头的‘截流’。”4月19日，在中国科协技术协会生命科学学会联合体举行的新闻发布会上，秦川表示，新冠疫苗研发的快速推进，正是得益于中国实验动物的进步，但不可回避这个领域我们仍有很多不足。

    整体推动打破制约瓶颈

    我国相关科研机构大多重视常规实验动物的物种培育，近几年培育了长爪沙鼠、东方田鼠、布氏田鼠等具有特殊医药研究用途的实验动物物种。

    据了解，科研人员近年还将藏香猪、五指山小型猪、巴马香猪、西双版纳小型猪和贵州小型猪开发为实验动物物种，其中五指山小型猪和巴马香猪已经在国内广泛使用。

    “国内在实验动物研发这个领域的需求非常大，但集成规模化、类似世界知名杰克逊实验室那样的机构还几乎没有。”张志刚说，面向未来，需要从国家卫生、科技和财政等政策层面整体推动，才能解决这一制约我国生命科学发展的瓶颈问题。

    “造成上述问题的原因主要有3个方面。”秦川教授曾撰文指出：一是对实验动物学科的战略地位认识不足，重视程度不够，缺乏对学科的明确定位，未能列入国家科技优先发展计划，导致实验动物学科发展滞后于生命科学和生物医药领域发展；二是缺乏学科发展规划，学科长期停留在满足其他学科的资源和技术需求，缺乏学科自身的基础研究投入，缺乏领军人才，缺乏对实验动物和动物模型深入分析和信息深度挖掘；三是科技经费投入少而分散，缺乏资源维持的稳定经费投入，导致资源分散研制、易丢失、共享程度低。

    秦川认为，若这些问题得不到解决，将会形成严重制约实验动物学科发展的瓶颈，导致学科处于低水平跟进、模仿状态，限制基础研究成果、资源建设和技术创新，进而降低对国家安全、人民健康、经济发展的科技保障水平。

    可喜的是，科技日报记者了解到，依托昆明动物研究所目前正在建设“模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施”，“国家非人灵长类实验动物资源库”正在加紧建设。

    “2.4万平方米的灵长类研究设施今年8月将竣工验收；工艺设备预计2022年全部到位调试完成，投入试运行……”中国科学院昆明动物研究所实验动物中心主任吕龙宝告诉科技日报记者。

    此外，作为姊妹项目，中国农业大学主导建设、简称为“天蓬工程”的模式动物表型与遗传研究科技基础设施（猪设施）项目，也在河北涿州加紧推进。

    全国政协委员、中国食品药品检定研究院研究员岳秉飞说：“国家重大科技基础设施项目特别强调资源共享，这无疑将会极大地促进有关实验动物科研的创新发展。”