非人灵长类实验动物研究进展查询指南
陈果1,2
(1.广西非人灵长类动物疾病模型工程技术研究中心)
(2.广西南宁灵康赛诺科生物科技有限公司)
目 录
1. 引言:非人灵长类研究的战略意义 1
2. NHP模型在生物医学中的独特价值与应用 2
3. 追踪研究进展的必要性与挑战 2
4. 非人灵长类研究的核心领域与最新突破 3
4.1. 神经科学与神经精神疾病 4
4.2. 传染病与疫苗/疗法开发 5
4.3. 代谢性疾病、癌症及其他疾病模型 6
4.4. 其他疾病与研究领域: 6
4.5. 新兴技术在NHP研究中的应用 7
5. 查询研究进展的有效策略与关键资源 9
5.1. 学术文献数据库与检索技巧 9
5.2. 全球主要灵长类研究中心及其专长 10
5.3. 其他国际研究中心: 11
5.4. 重要国际会议与学术期刊 14
5.5. 研究资助机构与战略规划 17
6. 非人灵长类研究的伦理、法规与动物福利 18
6.1. 国际与国家层面的法规框架 18
6.2. 3R原则:替代、减少与优化 20
6.3. NHP研究面临的挑战与替代方案的探索 20
7. 结论与未来展望 23
8. 引用的著作 24
非人灵长类(NHP)实验动物在生物医学研究领域中占据着不可替代的地位,尤其在深入理解人类疾病机制、开发创新诊断工具、疫苗以及新型治疗方法方面,其作用至关重要。NHP与人类在遗传、解剖、生理及行为上的高度相似性,使其成为连接基础科学发现与临床应用之间的关键桥梁。
非人灵长类因其与人类的显著相似性,被广泛认为是研究人类复杂疾病的理想模型1。例如,NHP的大脑结构相较于啮齿类动物更为复杂,包含许多在人类大脑中存在但在啮齿类动物中缺失或不发达的脑区和神经通路。这种高级别的神经系统相似性对于解析运动控制、视觉处理、认知功能以及情绪反应的机制至关重要 1。
NHP研究已直接促成了多项改变人类健康的医学突破。例如,帕金森病和镰状细胞病的治疗、器官移植排斥反应药物的开发,以及针对COVID-19、埃博拉、脊髓灰质炎和麻疹等传染病的疫苗研发,都离不开NHP模型的贡献 2。一个显著的案例是,改造后的脊髓灰质炎病毒被用于治疗致命性脑癌(胶质母细胞瘤),其在猴子模型中的关键性测试不仅验证了对人类的安全性,还帮助研究人员绘制出病毒在脑部肿瘤中的精确路径。美国国立卫生研究院(NIH)和食品药品监督管理局(FDA)甚至强制要求在猴子身上进行此项治疗的首次测试,以确保其对人类无害 9。此外,NHP研究在理解和治疗新兴传染病(如寨卡病毒)以及美国常见的、代价高昂的代谢性疾病(如2型糖尿病和肥胖症)方面,也提供了关键的生物学信息9。
尽管科学界普遍致力于遵循“替代、减少、优化”(3R)原则,并积极投入资源开发替代方案,但NHP模型在生物医学研究中的深层价值使其在可预见的未来仍具有不可替代性。对于那些涉及复杂系统互动(如神经系统、免疫系统)或需要长期观察疾病进程的疾病(如神经退行性疾病、慢性传染病),目前的体外(in vitro)或计算机模拟(in silico)模型,以及啮齿类动物模型,尚无法完全复制人类复杂的生理、解剖和行为特征 3。特别是在药物和疫苗的临床前评估阶段,NHP模型被认为是预测人类临床试验结果最准确的指标15。这种固有的复杂性模拟能力解释了为何NHP在某些关键研究领域仍是不可或缺的工具。这种持续的依赖性也突显了对NHP使用进行最严格伦理审查和福利保障的必要性,以在满足科学需求与维护动物福利之间取得平衡。
及时了解NHP研究的最新进展对于科学家、药物研发人员和政策制定者而言至关重要。这不仅有助于避免重复性工作,还能促进新研究方向的识别,鼓励跨学科合作,并确保研究工作与当前的公共卫生优先事项保持高度一致 2。
然而,追踪NHP研究进展面临多重挑战。全球NHP供应短缺是一个日益严峻的问题,尤其是在中国于2020年禁止出口研究动物后,美国等地的供应紧张状况进一步加剧,导致实验动物成本显著增加 2。有报告指出,2021年美国国家灵长类研究中心(NPRCs)甚至无法满足三分之二的研究人员对猴子的需求 4。这种稀缺性不仅减缓了科学研究的进程,也使得研究结果的重复验证变得更加困难。
同时,NHP研究因其智能性和社会复杂性而面临着巨大的伦理压力和公众审查。这种负面认知反过来导致了更严格的监管要求和更高的运营成本 4。例如,美国农业部(USDA)曾因对NHP研究设施的检查不一致而面临诉讼,并被裁定在加强灵长类动物福利标准方面存在非法行为 4。这些法律和公众压力迫使研究机构实施更严格的监督,进一步增加了操作和行政成本,甚至可能导致部分研究资金的撤回。
供应短缺与伦理及监管压力的双重作用,形成了一个复杂的局面。高昂的成本和有限的动物供应使得NHP研究更难以获得传统NIH资助,从而进一步加剧了资源的稀缺性 15。与此同时,为了满足日益严格的伦理和监管要求,研究机构必须投入更多资源,这又进一步推高了研究成本。这种相互作用的挑战不仅是对NHP研究生态系统可持续性的严峻考验,也促使研究人员和资助机构积极探索替代模型或寻求国际合作以缓解供应压力 17。这种多重压力也加速了对替代方法(如iPSC技术、微型猪模型、in silico模型)的开发和验证 2。然而,这些替代方法在完全复制NHP模型的复杂性方面仍存在局限性 3。因此,未来的研究将更强调NHP模型与新型替代方法的结合使用,以在“替换、减少、优化”的原则下实现最佳平衡。
非人灵长类研究的持续进展是推动人类健康进步的基石。鉴于NHP在生理和遗传上与人类的高度相似性,它们在多种复杂疾病的建模和治疗开发中发挥着独特且不可替代的作用。
NHP模型在神经科学领域具有举足轻重的地位,因为它们的大脑结构比啮齿类动物更为复杂,拥有许多人类特有的、在啮齿类动物中缺失或不发达的脑区和神经通路 1。这种高级别的神经相似性对于深入理解运动控制、视觉处理、高级认知功能以及情绪反应的复杂机制至关重要。研究发现,许多在啮齿类动物模型中开发的神经系统疾病治疗方案在临床转化中遭遇失败,其根本原因往往在于这些物种间大脑结构的显著差异 8。在神经科学领域,NHP研究取得了多项突破性进展:
帕金森病与运动障碍: NHP研究是深部脑刺激疗法(DBS)发展的基础,这是一种通过神经外科手段治疗帕金森病、肌张力障碍、抑郁症和强迫症的有效方法 3。
脑机接口技术: NHP研究为脑机接口(BCI)技术的发展提供了关键支持。这项前沿技术旨在帮助脊髓损伤和中风患者恢复肢体控制能力和沟通功能 6。
神经发育与认知: 利用NHP模型,研究揭示了大脑发育的“滞后性”(neoteny)如何影响高级认知功能,例如复杂的决策制定、同理心、自我意识和发声交流 1。对狨猴发声交流神经回路的深入研究,为探寻人类语言的进化起源提供了重要线索1。
精神疾病模型: 科学家们发现了自发性表现出类似强迫症(OCD)症状的恒河猴群体。这些猴子不仅显示出与人类OCD患者相似的特定脑区异常和基因突变,而且抗精神病药物氟西汀也能有效减轻其OCD样行为,这为未来筛选新型药物提供了宝贵的动物模型 1。此外,针对恒河猴的眼动监测方法也为精神分裂症新药的筛选提供了有效的评估工具1。
癌症治疗: 在癌症研究中,改造后的脊髓灰质炎病毒被测试用于治疗致命的脑癌——胶质母细胞瘤。NHP模型在确定病毒如何穿过血脑屏障并精确靶向癌性肿瘤方面发挥了不可或缺的作用,并且美国FDA和NIH强制要求在人体试验前进行猴子模型的安全性验证 9。
NHP模型在复杂神经回路研究中的独特价值体现在其能够模拟人类特有的高级认知功能和神经回路障碍,这是啮齿类动物无法完全实现的。这种能力使得NHP在解析复杂脑回路、深入理解疾病机制以及开发针对这些复杂障碍的基因疗法(如CRISPR-CAS9、ZFN和TALENs)方面具有不可替代的作用 6。尽管神经科学研究中NHP的使用比例相对较小(约占所有动物研究的0.5%),但其对科学发现和临床转化的影响却是巨大的 6。这强调了对NHP研究的持续投资,尤其是在神经科学领域,对于未来人类神经系统疾病的预防、治疗和治愈至关重要 8。同时,这也促使研究人员积极探索和优先使用神经影像学、经颅磁刺激等非侵入性技术作为补充或替代手段,以减少动物实验的侵入性16。
NHP模型在理解新兴传染病(如寨卡、埃博拉、COVID-19、HIV)的病理学、开发疫苗和治疗方法方面具有核心地位 2。它们能够忠实地再现人类疾病的临床表现和免疫反应,因此在评估药物和疫苗的有效性和安全性方面被认为是“黄金标准” 15。在传染病领域,NHP研究取得了显著进展:
病毒性疾病: NHP研究是COVID-19、寨卡病毒和HIV疫苗及治疗开发的关键支撑 3。例如,对寨卡病毒感染的NHP模型研究,极大地帮助科学家理解先天性脑损伤和围产期并发症的发生机制,并在此基础上测试了多种医疗对策 20。
埃博拉病毒: NHP模型对于评估抗埃博拉病毒药物的有效性至关重要,因为它们能够准确反映人类疾病的临床表现和免疫反应 15。
结核病及其他: 多个灵长类研究中心也在积极开展结核病等重要传染病的研究,以期开发新的诊断和治疗方法13。
NHP模型在公共卫生应急响应中扮演着核心战略角色。它们能够忠实地再现人类疾病的病理学、临床表现和免疫反应,这使得它们在药物和疫苗的临床前评估中具有无与伦比的预测性 15。特别是对于新出现的病毒,NHP模型能够快速评估其致病性,而无需像啮齿类动物那样进行耗时且不一定成功的病毒适应性传代,从而为疫情快速响应提供了宝贵的时间 15。这表明,NHP研究是国家公共卫生基础设施的关键组成部分 2。面对未来的大流行,NHP资源的充足供应和有效利用是确保快速开发医疗对策的关键。中国于2020年实施的出口禁令导致NHP供应短缺,直接影响到美国等国家应对公共卫生危机的能力。这种局面促使美国等国需要优先扩大国内NHP繁育计划,并建立集中跟踪系统以保障研究需求 2。这种对NHP的战略依赖性意味着,即使在伦理和成本压力下,对NHP研究的投资也必须持续,尤其是在传染病领域。同时,这也推动了在替代模型开发(如微型猪)和数据共享方面的国际合作,以提高研究效率并降低风险 18。
NHP研究的广度远超神经科学和传染病,在多种复杂疾病的建模和治疗开发中也发挥着关键作用。
代谢性疾病: NHP研究正在揭示美国最常见且经济负担最重的代谢性疾病——2型糖尿病及其相关肥胖症——的关键信息 9。例如,俄勒冈国家灵长类研究中心(ONPRC)的研究重点包括饮食诱导的肥胖症、代谢综合征、胰岛素抵抗、脂肪和胰岛生物学以及心血管疾病12。西南国家灵长类研究中心(SNPRC)的比较医学健康结果(CMHO)科学部门也专注于代谢疾病研究 13。威斯康星国家灵长类研究中心(WNPRC)则强调慢性疾病和衰老研究,特别是卡路里限制和过量摄入对肥胖症和代谢综合征的影响14。
癌症: 除了前述的脑癌治疗进展,NHP研究还在探索免疫疗法(利用身体自身免疫系统摧毁癌细胞)在治疗多种癌症(包括乳腺癌和前列腺癌)中的应用。这是因为改造后的脊髓灰质炎病毒所附着的受体也存在于几乎所有人类癌性肿瘤上 9。ONPRC的研究也涉及癌症疗法,例如帮助癌症幸存者保留生育能力 3。
○器官移植: NHP模型在器官移植研究中提供了重要信息,有助于开发新的抗排斥药物和移植策略 11。
○再生医学与基因疗法: 华盛顿国家灵长类研究中心(WaNPRC)专注于基因疗法和再生医学,旨在改进人类疾病的NHP模型 25。威斯康星国家灵长类研究中心(WNPRC)的再生与生殖医学(RRM)研究领域包括多能干细胞生物学和细胞疗法,用于治疗血液系统、心血管和神经退行性疾病,以及器官移植耐受和基于干细胞的艾滋病疗法 14。
○生殖与发育科学: ONPRC的生殖与发育科学部门深入研究神经内分泌、性腺、生殖道和配子功能的调节机制,旨在改善不孕症的诊断和治疗,开发新型避孕药,并定义正常生长发育的遗传和表观遗传参数 12。
○衰老相关疾病: NHP模型在理解衰老相关的神经系统疾病以及其他慢性疾病方面有重要贡献 2。
NHP研究的广度与跨学科整合是其显著特点。研究范围涵盖了代谢性疾病、癌症、器官移植、神经退行性疾病、生殖健康等广泛的疾病领域 2。多个研究中心(如ONPRC, SNPRC, WNPRC)的研究重点显示,NHP研究不仅限于单一疾病,而是深入到疾病的遗传、分子、细胞和系统层面,并与新兴技术(如基因组学、表观遗传学、单细胞基因组学、干细胞技术)紧密结合12。这表明NHP研究正在向更精细、更整合的方向发展,利用其复杂性来解决多因素、多系统疾病的挑战。研究不再仅仅是疾病的简单建模,而是通过基因编辑、iPSC技术等新兴手段,开发更精确的疾病模型,并探索多学科交叉的治疗策略 4。这种广度与深度反映了NHP作为综合性生物医学研究平台的价值,能够促进从基础机制到临床转化的全面理解。这种跨学科整合的趋势意味着研究人员在查询进展时,需要超越传统疾病分类,关注基因组学、神经影像学、免疫学等基础科学领域的最新技术应用,以及不同研究中心之间的合作项目,因为许多突破可能来自这些交叉领域。
随着生物技术的发展,新兴技术正日益融入NHP研究,旨在提高研究效率、降低成本并解决伦理问题。
基因编辑与转基因技术: 基因编辑技术(如CRISPR/Cas)的进步使得构建能够精确模拟人类疾病的NHP模型成为可能,例如自闭症、昼夜节律障碍和癫痫性脑病模型 26。中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所(CEBSIT)在转基因和基因编辑NHP模型开发方面取得了快速进展,这为复杂疾病的机制研究和治疗开发提供了新的工具 26。
iPSC技术与体外模型: NHP衍生的诱导多能干细胞(iPSCs)被视为一种可扩展、符合伦理且具有转化潜力的替代方案,有望解决传统NHP研究面临的伦理、成本和供应挑战 4。Ncardia公司正在开发NHP衍生的心肌细胞,以实现更可重复和成本效益高的研究,这预示着未来体外模型在药物筛选和毒性测试中的应用将更加广泛 4。
In silico模型与人工智能: 计算和定量方法,如人工智能(AI)和机器学习,正被用于模拟生物系统,筛选高优先级药物候选物,以推进NHP研究,并有望在某些应用中减少对NHP模型的依赖 2。这些模型能够在大规模数据中识别模式,加速药物发现过程。
神经影像学与非侵入性技术: 神经影像学(如MRI、PET)和经颅磁刺激等非侵入性技术被鼓励优先或补充使用,以减少NHP研究的侵入性 5。这些技术可以在不牺牲动物生命的情况下获取宝贵的生理和功能数据,从而提高研究的人道性。
新兴技术在NHP研究中的应用,不仅仅是技术自然演进的结果,更是外部压力(伦理、经济、供应短缺)与内部科学需求(追求更高效、更精确模型)共同作用的体现。这些新兴技术并非旨在完全取代NHP,而是在某些应用中提供可行替代,或作为NHP研究的补充和优化工具。例如,in silico模型可用于早期药物筛选,从而减少后续所需的NHP数量 2。这种趋势意味着未来的NHP研究将更加注重“新方法学”(New Approach Methodologies, NAMs)的整合,形成一个多层次、多模型的研究范式。查询研究进展时,应特别关注NHP与NAMs结合的研究,以及旨在开发和验证NAMs本身的研究,这代表了该领域的重要发展方向。
表1:非人灵长类研究主要进展与应用领域
疾病/研究领域 | 具体进展/突破 | NHP模型贡献 | 相关参考 |
神经科学与神经精神疾病 | 深部脑刺激疗法(DBS)治疗帕金森病、肌张力障碍、抑郁症、强迫症 | 提供了人类大脑复杂结构和神经通路的精确模型,验证了疗法安全性和有效性 | 3 |
脑机接口技术发展 | 帮助脊髓损伤和中风患者恢复功能,NHP是其基础研究模型 | 6 | |
强迫症(OCD)自发猴模型发现 | 揭示与人类OCD相似的脑区异常和基因突变,为新药筛选提供模型 | 1 | |
恒河猴眼动监测方法用于精神分裂症新药筛选 | 提供了评估精神分裂症药物疗效的可靠生物标志物模型 | 1 | |
传染病与疫苗/疗法开发 | COVID-19、寨卡病毒、HIV疫苗及治疗开发 | 忠实再现人类疾病病理学和免疫反应,作为疫苗和治疗的“黄金标准”评估模型 | 3 |
埃博拉病毒药物评估 | 准确预测人类临床试验结果,评估新兴病毒致病性 | 15 | |
改造脊髓灰质炎病毒治疗脑癌 | 关键性测试确保对人类无害,绘制病毒在肿瘤中路径 | 9 | |
代谢性疾病 | 2型糖尿病和肥胖症机制研究及治疗 | 揭示疾病关键信息,例如饮食诱导的肥胖症、代谢综合征、胰岛素抵抗 | 9 |
癌症 | 免疫疗法在多种癌症(如乳腺癌、前列腺癌)中的应用 | 验证免疫疗法机制,发现与人类癌性肿瘤共同的受体 | 9 |
再生医学与基因疗法 | 改进人类疾病的NHP模型,发展细胞疗法 | 基因编辑技术(CRISPR/Cas)构建精确疾病模型,探索干细胞疗法 | 14 |
生殖与发育科学 | 改善不孕症诊断与治疗,开发新型避孕药 | 深入研究神经内分泌、性腺、生殖道和配子功能调节 | 12 |
要系统地查询非人灵长类实验动物的研究进展,需要结合多种策略并利用权威资源,以确保信息的全面性和时效性。
PubMed、Scopus、Web of Science和Google Scholar是查询NHP研究进展的核心学术数据库 9。这些数据库收录了大量经过同行评审的期刊文章、会议摘要、综述和元分析,是获取高质量科学信息的主要途径。在进行检索时,建议采用以下技巧:
关键词组合: 使用精确的关键词组合,以缩小检索范围并提高相关性。例如,“non-human primate research”、“NHP models”、“primate animal models”、“neuroscience NHP”、“infectious disease NHP”、“vaccine development NHP”、“gene therapy NHP”等。针对特定物种,可加入“macaque model”、“marmoset research”等。
时间限定: 设定检索时间范围,例如“2020-2025”,以获取最新进展 4。
文献类型: 优先检索综述文章(review articles)、系统评价(systematic review)和元分析(meta-analysis),这些文献通常能提供某一领域的最新概况、趋势分析和未来展望 4。
仅仅在单个数据库中进行检索可能无法获得最全面的信息,因为不同数据库的收录范围和侧重点可能存在差异。例如,PubMed主要侧重生物医学文献,而Scopus和Web of Science的覆盖范围则更为广泛。此外,仅依靠关键词检索可能遗漏一些重要但未明确标注为“NHP研究”的文献。因此,建议进行跨数据库的综合检索,并结合“引文追踪”(citation tracking)和“作者追踪”(author tracking)等高级技巧,以发现更具相关性的研究。信息交叉验证也至关重要。例如,一篇综述文章(如 5)可以提供某一领域的宏观进展,而具体的原始研究论文则提供详细的实验数据和方法。通过比对不同来源的信息,可以更准确地评估研究的质量和影响力16。
全球范围内存在多个专注于NHP研究的顶尖机构,了解它们的专长有助于精准定位研究资源和潜在合作。
美国国家灵长类研究中心(NPRCs): 美国拥有七个国家灵长类研究中心,它们是NIH资助的独特研究机构网络,旨在提供NHP、先进设施、专业知识和资源,以推进生物医学知识和改善人类健康 2。这些中心在特定疾病领域开展NHP研究,具体包括:
○加州国家灵长类研究中心 (California National Primate Research Center): 专注于神经科学、微生物学和免疫学,包括运动控制、工作记忆机制、脑活动和决策的神经机制8。
○埃默里国家灵长类研究中心 (Emory National Primate Research Center): 涵盖行为神经科学与精神疾病(自闭症谱系障碍、焦虑、抑郁、成瘾)、发育与认知神经科学(社会情感行为、认知、神经精神疾病如阿尔茨海默病、帕金森病、精神分裂症)、微生物学与免疫学(HIV/AIDS、寨卡病毒、甲型链球菌)以及神经药理学与神经疾病(神经退行性疾病、中风、癫痫)31。
○俄勒冈国家灵长类研究中心 (Oregon National Primate Research Center): 重点领域包括代谢健康与疾病(肥胖症、糖尿病)、遗传学、神经科学(神经内分泌、神经发育、神经退行性、成瘾、衰老)、病理学与免疫学(HIV/SIV、疱疹病毒、结核分枝杆菌、寨卡、登革热、基孔肯雅病毒)以及生殖与发育科学 3。
○西南国家灵长类研究中心 (Southwest National Primate Research Center): 主要研究传染病、免疫学与控制(出血热病毒、肝炎病毒、HIV、结核病、寨卡、SARS-CoV-2)以及比较医学健康结果(代谢疾病、行为神经科学、衰老与发育)13。
○杜兰国家灵长类研究中心 (Tulane National Primate Research Center): 强调传染病研究,包括AIDS、莱姆病、结核病、SARS-CoV-2及其他新兴人畜共患病毒,并拥有区域生物遏制实验室(RBL)可进行BSL-3研究 21。
○华盛顿国家灵长类研究中心 (Washington National Primate Research Center): 专注于基因疗法与再生医学、全球保护、教育与外展、传染病与转化医学(SARS-CoV-2、HIV/AIDS)以及神经科学 25。
○威斯康星国家灵长类研究中心 (Wisconsin National Primate Research Center): 战略研究领域包括全球传染病(SIV、寨卡、登革热、流感)、再生与生殖医学(干细胞生物学、辅助生殖技术)、能量代谢与慢性病(卡路里限制、肥胖症、糖尿病、骨质疏松症)以及神经科学(帕金森病、青光眼、认知、注意、视觉感知、应激、焦虑、抑郁)14。
○欧洲: 生物医学灵长类研究中心(BPRC,荷兰)是欧洲最大的非商业灵长类动物实验研究中心,专注于艾滋病、疟疾、神经退行性疾病等严重疾病的生物医学研究,并致力于开发非动物研究方法22。德国灵长类中心(DPZ)也进行广泛的灵长类研究,包括感染模型、认知神经科学、干细胞生物学和再生等32。马克斯·普朗克研究所的灵长类研究(如进化人类学研究所)则结合野外和动物园研究,探索猿类文化和认知33。
○亚洲(除日本): 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所(CEBSIT)的非人灵长类研究平台在NHP动物模型繁育、保护、模型动物开发和人才培养方面处于国际领先地位,特别是在转基因和基因编辑NHP模型方面取得了快速进展 26。
○日本: 日本猴中心(JMC)是世界最大的非人灵长类物种收藏机构,并出版《灵长类动物学》(Primates)期刊 34。京都大学灵长类研究所(PRI)是日本的灵长类研究中心,研究灵长类的生物学、行为学和社会生态学,以及人类的起源和进化,并提供研究生项目和合作研究计划35。
这些研究中心不仅是NHP资源的提供者,更是各自领域内专业知识和技术创新的中心。它们之间的分工和合作(例如,NIH鼓励NPRC的试点项目与外部研究人员合作 7)共同构成了一个全球性的研究网络。了解这些中心的具体研究重点对于研究人员精准定位合作机会、获取特定模型或生物材料(如BPRC的生物样本库 22)至关重要。这种网络化的研究模式意味着,追踪研究进展不仅要关注单个研究论文,更要关注各中心发布的年度报告、战略计划(如ORIP的战略计划 2)以及它们之间的合作项目。通过直接联系或访问这些中心的网站,可以获得未发表的最新进展、资源共享信息和潜在的合作机会。
表2:全球主要非人灵长类研究机构及其研究重点
机构名称 | 所在国家/地区 | 主要研究方向/专长 | 相关参考 |
加州国家灵长类研究中心 (California National Primate Research Center) | 美国 | 神经科学(运动控制、工作记忆、决策)、微生物学与免疫学 | 8 |
埃默里国家灵长类研究中心 (Emory National Primate Research Center) | 美国 | 行为神经科学与精神疾病、发育与认知神经科学、微生物学与免疫学(HIV/AIDS、寨卡)、神经药理学与神经疾病 | 28 |
俄勒冈国家灵长类研究中心 (Oregon National Primate Research Center) | 美国 | 行为神经科学与精神疾病、发育与认知神经科学、微生物学与免疫学(HIV/AIDS、寨卡)、神经药理学与神经疾病 | 3 |
西南国家灵长类研究中心 (Southwest National Primate Research Center) | 美国 | 传染病、免疫学与控制(出血热病毒、HIV、结核病、SARS-CoV-2)、比较医学健康结果(代谢疾病、行为神经科学、衰老) | 13 |
杜兰国家灵长类研究中心 (Tulane National Primate Research Center) | 美国 | 传染病(AIDS、莱姆病、结核病、SARS-CoV-2)、神经生物学、衰老疾病,拥有BSL-3区域生物遏制实验室 | 21 |
华盛顿国家灵长类研究中心 (Washington National Primate Research Center) | 美国 | 基因疗法与再生医学、全球保护、传染病与转化医学(SARS-CoV-2、HIV/AIDS)、神经科学 | 25 |
威斯康星国家灵长类研究中心 (Wisconsin National Primate Research Center) | 美国 | 全球传染病(SIV、寨卡、流感)、再生与生殖医学、能量代谢与慢性病(肥胖症、糖尿病)、神经科学(帕金森病、认知) | 14 |
生物医学灵长类研究中心 (Biomedical Primate Research Centre, BPRC) | 荷兰 | 艾滋病、疟疾、神经退行性疾病、自身免疫性疾病、替代动物研究方法开发 | 22 |
德国灵长类中心 (German Primate Center, DPZ) | 德国 | 感染模型、认知神经科学、干细胞生物学与再生、行为生态学与社会生物学 | 32 |
马克斯·普朗克进化人类学研究所 (Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology) | 德国 | 野外和动物园研究,猿类文化和认知,环境与生理数据 | 33 |
中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所 (CEBSIT) | 中国 | NHP模型繁育、保护、疾病模型开发(自闭症、昼夜节律障碍、癫痫)、基因编辑技术 | 26 |
日本猴中心 (Japan Monkey Centre, JMC) | 日本 | 灵长类物种收藏、研究与保护、出版《灵长类动物学》期刊 | 34 |
京都大学灵长类研究所 (Primate Research Institute, PRI) | 日本 | 灵长类生物学、行为学、社会生态学、人类起源与进化、合作研究计划 | 35 |
5.4. 重要国际会议与学术期刊
参加或查阅相关国际会议的摘要和会议记录是获取最新、未发表或初步研究成果的重要途径。
国际会议:
○灵长类学会议: 国际灵长类学会(IPS)每两年举办一次大会,是灵长类学领域最重要的会议之一,2025年将在马达加斯加塔那那利佛举行 36。会议摘要通常包含最新研究方向和方法36。
○神经科学会议: 神经科学学会(SfN)年会是全球最大的神经科学会议,其摘要集包含了大量关于NHP神经科学研究的最新发现 40。其他值得关注的会议包括世界神经科学与精神病学大会(2025年3月,泰国曼谷)、认知神经科学学会年会(2025年3月-4月,美国波士顿)以及阿尔茨海默病与帕金森病国际会议(2025年4月,奥地利维也纳)41。
○传染病会议: 国际传染病大会(ICID)是全球传染病领域的盛会,其会议记录和摘要提供了传染病研究的最新进展,包括疫苗和治疗方法 47。欧洲临床微生物学和传染病学会(ESCMID)年会(2025年4月,奥地利维也纳)也是该领域的重要平台 51。
○动物模型与基因组学会议: 植物与动物基因组会议(PAG)展示了植物和动物基因组项目的最新进展,包括NHP基因组学研究(PAG 33将于2026年1月在美国圣地亚哥举行)53。欧洲动物研究协会(EARA)会议则关注动物研究的沟通与未来,包括动物福利和替代方案(2025年11月,德国柏林)54。
学术期刊:
○综合性期刊: 《自然》(Nature)、《科学》(Science)、《细胞》(Cell)等顶级综合性期刊经常发表NHP研究的重大突破,这些突破往往代表了领域内的里程碑式进展 26。
○专业期刊: 《灵长类动物学》(Primates)是日本猴中心出版的英文灵长类学期刊 34。《国际灵长类学杂志》(International Journal of Primatology)是国际灵长类学会的官方期刊,涵盖灵长类学基础研究的多个学科,包括实验室和野外研究 58。神经科学领域的专业期刊如《神经科学杂志》(JNeurosci)也常有NHP研究的详细报告 6。
会议和期刊在信息获取方面具有互补性。会议通常是最新、甚至尚未发表研究成果的首次亮相平台,具有信息时效性高的优势。通过会议摘要和报告,研究人员可以捕捉到新兴趋势和前沿技术,并与同行进行直接交流。而学术期刊则提供经过同行评审的、更为详细和严谨的研究报告,是验证和深入理解研究成果的权威来源。因此,追踪研究进展应采取“会议-期刊”结合的策略。首先通过会议了解领域热点和新兴方向,然后通过期刊深入阅读具体研究。此外,一些会议(如SfN)的摘要可能在正式出版前提供,这提供了早期获取信息的机会 43。同时,关注期刊的“综述”和“评论”文章,可以帮助快速掌握某一主题的整体进展和未来方向。
表3:2025-2026年非人灵长类相关重要国际会议
会议名称 | 日期 | 地点 | 主要关注领域 | 相关参考 |
国际灵长类学会大会 (IPS Congress) | 2025年8月 | 马达加斯加塔那那利佛 | 灵长类学、行为学、认知、保护、动物福利 | 36 |
世界神经科学与精神病学大会 (World Neuroscience & Psychiatry Conference) | 2025年3月8-9日 | 泰国曼谷 | 神经感染性疾病、神经遗传学、神经肌肉疾病、儿童神经学等 | 41 |
认知神经科学学会年会 (CNS Annual Meeting) | 2025年3月29日-4月1日 | 美国波士顿 | 认知神经科学、青少年大脑发育、神经机制 | 41 |
AD/PD™ 2025 阿尔茨海默病与帕金森病国际会议 (AD/PD™ 2025 Alzheimer's & Parkinson's Diseases Conference) | 2025年4月1-5日 | 奥地利维也纳 | 阿尔茨海默病、帕金森病及相关神经系统疾病的最新研究、临床试验和治疗 | 41 |
国际传染病大会 (International Congress on Infectious Diseases, ICID) | 2026年11月10-13日 | 西班牙马德里 | 传染病、疫苗开发、病原体研究 | 47 |
欧洲临床微生物学和传染病学会全球大会 (ESCMID Global) | 2025年4月11-15日 | 奥地利维也纳 | 临床微生物学和传染病、感染控制、诊断和治疗 | 51 |
植物与动物基因组会议 (Plant and Animal Genome Conference, PAG 33) | 2026年1月9-14日 | 美国圣地亚哥 | 植物和动物基因组项目、基因组学、自动化、质量控制 | 53 |
欧洲动物研究协会会议 (EARA Conference 2025) | 2025年11月6-7日 | 德国柏林 | 动物研究沟通、动物福利、透明度、替代方案 | 54 |
国际传染病大会 (2nd World Congress on Infectious Diseases) | 2025年11月10-11日 | 希腊雅典 | 传染病预防、诊断和治疗进展 | 49 |
研究资助机构的战略规划和资助机会是理解NHP研究未来方向的关键。
美国国立卫生研究院(NIH): NIH是NHP研究的主要资助机构。其资助机会,例如K01职业发展计划,旨在支持早期职业研究人员利用NHP模型进行转化生物医学研究,以培养该领域的高技能科学家 2。NIH的战略计划(如FY2021-2025 NIH-Wide Strategic Plan)概述了其在生物医学和行为科学研究、科学研究能力建设以及科学诚信方面的优先事项 64。NIH的研究基础设施计划办公室(ORIP)也发布战略计划,其中强调了NHP资源的可用性及其在公共卫生中的关键作用 2。
资助优先事项: NIH的报告明确指出,未来NHP在神经科学和神经退行性疾病、传染病、免疫疗法、生殖、衰老和慢性炎症性疾病等特定研究领域的需求可能会持续增加2。
资金挑战与应对: 尽管NHP研究至关重要,但NIH资助的NHP研究系统存在不足,例如动物供应短缺和缺乏集中跟踪系统,这削弱了美国生物医学研究和公共卫生准备能力 2。报告建议优先扩大国内NHP繁育计划,并制定国家层面的NHP分配和扩展计划,以确保关键研究的资源保障 2。
NIH等资助机构通过设定优先领域(如神经科学、传染病)和解决关键挑战(如供应短缺),直接引导和塑造NHP研究的未来发展。例如,NIH资助的K01计划旨在培养利用NHP模型的早期职业研究人员,以增强未来的研究能力 61。对国内繁育计划的投资2也是为了解决供应问题,从而保障关键研究的持续性。了解资助机构的战略规划和RFA/PA(Request for Applications/Program Announcements)不仅能揭示当前的研究热点,还能预示未来的发展方向和潜在的资金机会。资助机构的报告(如国家科学院关于NIH资助NHP研究的报告 2)也提供了对该领域挑战和机遇的权威评估,指导研究人员如何调整其研究提案以符合国家优先事项。对于寻求资金或规划长期研究的科学家而言,密切关注NIH等主要资助机构的网站、新闻发布和战略文件至关重要。这不仅是获取信息的方法,更是理解和影响研究格局的途径。
非人灵长类研究因其与人类的近亲关系而引发了深刻的伦理考量。因此,全球范围内建立了严格的法规框架和动物福利标准,以确保研究的合理性、人道性和科学性。
全球主要研究区域都建立了严格的NHP研究法规和伦理框架,以规范其使用。
○《动物福利法》(AWA): 该联邦法律于1966年签署,由美国农业部(USDA)下属的动植物卫生检验局(APHIS)动物护理部门强制执行。它规定了研究、教学、测试、展览和运输中动物(包括NHP)的最低护理和治疗标准 67。
○公共卫生服务政策(PHS Policy): 适用于所有寻求联邦资助的脊椎动物研究,要求机构遵循《实验动物护理和使用指南》(Guide for the Care and Use of Laboratory Animals),并由NIH的实验动物福利办公室(OLAW)强制执行 68。
○机构动物护理和使用委员会(IACUC): AWA和PHS政策都要求所有涉及动物的研究提案必须经过IACUC的预先审查和批准。IACUC由科学家、兽医和非机构成员组成,负责确保动物使用的必要性,并最大限度地减少动物的痛苦和不适 67。
○AAALAC International: 这是一个私人组织,提供动物护理项目的自愿性认证,被广泛认为是动物护理卓越的指标68。
○指令2010/63/EU: 该指令旨在最大限度地限制动物实验,并为动物的使用、饲养和护理设定强制性标准。它明确规定只有在没有替代方案时才允许使用NHP,并禁止使用大猩猩(黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩)18。该指令还鼓励开发替代方法,并要求设立动物福利机构和国家委员会,以提供动物福利建议和推广3R原则 70。
○加拿大动物护理委员会(CCAC): 发布了NHP指南,强调笼舍尺寸应满足动物的身体、心理和行为需求,鼓励群居,并严格限制野生捕获NHP的使用,仅在特殊情况下且无替代方案时才允许 72。
○日本: 日本的动物实验受法律法规监管,采用机构自我监管体系。法律强调尊重生命、动物陪伴和动物福利,并要求减轻用于科学目的动物的痛苦和困扰74。京都大学灵长类研究所也有自己的护理和使用指南74。
○世界动物卫生组织(WOAH/OIE): 制定了国际动物卫生标准,包括NHP的进口检疫和疾病检测要求,以及对动物福利的考量。其《陆生动物卫生法典》中包含相关章节 69。
这种全球性的监管趋严,反映了社会对动物福利日益增长的关注,以及科学界对负责任研究的承诺。虽然目标一致(确保研究的人道性和科学性),但不同国家和地区在具体实施细节上存在差异(例如,美国侧重机构自律,欧盟更强调法律强制)。这些差异可能影响研究的开展和国际合作的复杂性。对于研究人员而言,理解并遵守所在国家和国际组织的具体法规至关重要。这不仅是合规性问题,也是确保研究成果被广泛接受和认可的前提。同时,也应关注国际标准(如WOAH)的更新,因为它们会影响NHP的国际运输和健康监测 76。
3R原则(Replacement, Reduction, Refinement)是指导动物实验伦理的核心框架,旨在尽可能地替代动物使用、减少动物数量、优化实验方法以减轻动物痛苦 3。
替代(Replacement): 探索使用非动物模型来替代NHP研究,包括细胞培养、iPSC技术、类器官以及计算机模拟/in silico模型 2。例如,IHI的NHPig项目旨在用微型猪替代NHP进行非临床安全性研究,以填补科学知识和专用工具的空白18。
减少(Reduction): 通过优化实验设计、共享数据(包括阴性结果)和促进合作研究,减少所需NHP的数量 2。资助机构也鼓励研究人员发表负面结果,以避免不必要的重复实验16。
优化(Refinement): 改进饲养环境(如提供社会化住房、环境富集)、实施适当的麻醉和镇痛方法、以及加强人员培训,以最大限度地减少动物的痛苦和压力,提高其福利3。
3R原则并非一成不变的静态要求,而是一个动态演进的过程。随着科学技术的发展,对“替代”的追求变得更加现实(如iPSC和in silico模型),对“优化”的理解也更加深入(如心理福利和行为需求)。然而,NHP研究的固有挑战(高成本、供应短缺、伦理争议)使得3R的全面实现仍需长期努力。这促使研究人员在设计实验时,不仅要考虑科学目标,还要将动物福利作为核心考量,并积极探索和验证新的替代方法。查询研究进展时,应特别关注那些明确提及3R原则、报告替代方法开发或动物福利改进的研究。这些研究不仅代表了科学前沿,也体现了负责任的科学实践。例如,Wellcome Trust的报告就赞扬了在研究中实现3R改进并发表相关结果的资助者 16。
NHP研究虽然至关重要,但其面临的挑战日益突出,这促使科学家积极探索和发展替代方案。
主要挑战:
○伦理担忧: NHP的高度智能和复杂的社会行为使其使用引发显著的伦理问题和公众审查,这增加了研究机构的法律风险和运营成本 4。
○高成本与实际问题: 严格的监管要求(包括伦理审查、高标准的饲养环境、专业人员培训、痛苦最小化措施)使得NHP研究变得极其昂贵、耗时且在操作上具有挑战性 4。
○供应短缺: 全球NHP供应持续紧张,特别是中国2020年停止出口后,加剧了供应短缺,这直接阻碍了科学进展和研究的重复性 2。
替代方案的探索:
○微型猪模型: 创新健康倡议(IHI)的NHPig项目旨在用微型猪替代NHP进行非临床安全性研究,以填补科学知识和专用工具的空白。该项目致力于表征微型猪的免疫系统,并开发新的工具来研究其非临床安全性问题 18。
○iPSC技术: NHP衍生的诱导多能干细胞(iPSCs)技术被认为是NHP研究的伦理、成本效益高的替代方案,有望提供可扩展且具有转化潜力的模型 4。
○体外(In vitro)和计算机模拟(In silico)模型: 细胞和组织培养(包括基于干细胞技术革新的模型)以及定量和计算方法(如人工智能和机器学习)被广泛用于补充NHP模型。这些方法在某些毒理学应用中已显著减少了对NHP的依赖,并可用于早期药物筛选以降低后续动物实验的需求 2。
尽管面临诸多挑战,NHP研究仍被认为是“关键”和“不可替代”的 2。这表明,尽管替代方案正在积极发展,但它们目前仍无法完全复制NHP模型的复杂性,特别是对于整个生物体系统、长期疾病进程和复杂行为的研究。因此,NHP研究与替代方法并非简单的替代关系,而是一种共存和互补的模式。替代方案通常在早期筛选和基础机制研究中发挥作用,而NHP模型则在后期验证和转化研究中提供关键数据 2。未来的研究进展将体现在NHP模型与这些新兴替代方法如何更有效地结合,以实现更高效、更人道的研究。查询时,不仅要关注NHP研究本身,还要关注替代方法学的发展及其在减少NHP使用方面的潜力。
表4:非人灵长类研究主要法规与伦理准则概览
法规/准则名称 | 颁布机构/国家 | 核心内容/要点 | 相关参考 |
《动物福利法》(Animal Welfare Act, AWA) | 美国USDA | 规定研究、教学、测试、展览和运输中动物的最低护理和治疗标准,包括NHP;要求IACUC审查和批准研究 | 67 |
公共卫生服务政策(PHS Policy) | 美国NIH | 适用于所有联邦资助的脊椎动物研究,要求遵循《实验动物护理和使用指南》,由OLAW强制执行;要求IACUC预先批准研究 | 68 |
欧盟指令2010/63/EU | 欧盟议会 | 旨在最大限度限制动物实验,设定强制性标准;只有在无替代方案时允许使用NHP,禁止使用大猩猩;鼓励开发替代方法,推广3R原则 | 18 |
3R原则(Replacement, Reduction, Refinement) | Russell and Burch(全球广泛接受) | 替代:使用非动物模型;减少:优化实验设计和共享数据;优化:改善饲养环境、麻醉和培训以减轻痛苦 | 3 |
加拿大动物护理委员会指南(CCAC Guidelines) | 加拿大CCAC | 规定笼舍尺寸应满足动物身体、心理和行为需求;鼓励群居;严格限制野生捕获NHP的使用 | 72 |
日本动物实验法规与指南 | 日本政府、科学协会 | 强调尊重生命、动物陪伴和福利;要求减轻动物痛苦;采用机构自我监管体系 | 74 |
世界动物卫生组织陆生动物卫生法典(WOAH/OIE Terrestrial Animal Health Code) | WOAH/OIE | 制定国际动物卫生标准,包括NHP的进口检疫、疾病检测要求和动物福利考量 | 69 |
非人灵长类实验动物研究是推动生物医学进步的基石,尤其在攻克复杂人类疾病和应对全球公共卫生挑战方面发挥着不可替代的作用。尽管该领域面临着伦理、高成本和动物供应短缺等严峻挑战,但NHP模型在模拟人类复杂生理、解剖和行为方面的独特价值,确保了其在可预见的未来仍将是关键的研究工具。展望未来,非人灵长类研究将呈现以下几个主要趋势:
模型整合与多学科方法: 未来的研究将更加强调NHP模型与新兴技术(如iPSC、类器官、in silico模型)的深度整合,形成一个多层次、多模型的综合研究范式。这种整合旨在实现更高效、更人道的研究,通过在早期阶段利用替代模型进行筛选,并在后期关键验证环节利用NHP模型,从而优化整个研发流程 2。
国内繁育与资源优化: 为有效应对全球NHP供应短缺的挑战,各国将优先投资并扩大国内NHP繁育计划。同时,建立集中化的跟踪和分配系统将变得至关重要,以确保关键研究的资源保障,降低对国际供应的依赖性,从而增强国家生物医学研究的韧性2。
持续的伦理与福利改进: “替代、减少、优化”(3R)原则将继续作为指导NHP研究的伦理基石。研究机构将不断探索和实施更先进的动物福利措施,包括优化饲养环境(如提供更丰富的社会化和行为富集)、改进实验方法以减轻动物痛苦、以及加强研究人员和护理人员的专业培训,以提升动物的整体福祉 3。
国际合作与数据共享: 鉴于NHP研究的全球性和复杂性,国际合作和数据共享将变得愈发重要。通过跨国界的协作,科学家们可以共同应对挑战,共享宝贵的NHP资源和研究数据,从而加速科学发现,并为全球公共卫生事业做出更大贡献 2。
引用的著作(略)
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