整理：王鉉淯（關懷生命協會 副研究員）
本次動保新知引自——Doke, S. K., & Dhawale, S. C. (2015). Alternatives to animal testing: A review. Saudi pharmaceutical journal : SPJ : the official publication of the Saudi Pharmaceutical Society, 23(3), 223–229.
本篇文章為回顧型文章（Review），旨在探討3R原則於動物實驗中如何落實，以及現今的科學研究中，有哪些替代性的方法。隨著醫學技術與科技的不斷發展，全球每年使用數百萬隻動物進行科學實驗與研究，這些動物被用於新藥開發、毒理測試、疫苗生產實驗與疾病研究，但實驗動物於這些實驗中極可能遭受痛苦、壓力甚至死亡，實驗動物的倫理議題，在科學發展的過程中，備受討論，故本篇研究回顧了自3R原則確立後（1959年）的相關研究，並整理出現代的科學研究中，於替代方法上的趨勢。
3R原則於動物實驗中的落實
作者首先針對3R原則在動物實驗中的實踐為討論：
- 減量（Reduction）：減量是透過改進研究設計和數據分析的方法，以減少實驗中所需的動物數量。作者舉例，在目前的藥物測試初期階段，大多使用細胞培養技術來篩選潛在的藥物，以淘汰無效或具毒性的候選藥物，並分享所發現的數據於學術社群，此即「減量」原則的落實。
- 精緻化（Refinement）：精緻化是改善動物實驗的環境，以減少動物於實驗中的不適感，比如提供更舒適的籠舍環境，使動物表現出自然行為，減少實驗帶來的壓力。作者舉例，研究亨廷頓症候群（Huntington's disease）而進行的小鼠，被置於一個較為符合天性的環境中（讓小鼠有機會築巢、躲藏），小鼠病情的發展會比在貧瘠環境的小鼠慢，其疾病進程更接近人類病症的實際情況。此即「精緻化」原則於科學實驗中的重要理論根據。
- 替代（Replacement）：替代是尋找其他方法來代替活體動物實驗，作者舉例體外模型（in vitro models）、細胞培養（cell cultures）、電腦模型（computer models）和新的影像/分析技術（new imaging/analyzing），這些新技術的應用，顯著地減少實驗過程中所使用的動物數量，此即「替代」原則於動物實驗中的落實。
替代動物實驗的方法
接著，作者進一步回顧目前科學研究前沿，所產生的替代方法（alternative methods），目前已有多種方法可以有效替代或輔助動物實驗，以降低科學實驗對實驗動物的依賴。作者歸納出了三種替代動物實驗的方法：
- 電腦模型（computer models）
作者指出，目前可透過電腦模擬預測藥物與生物體之間的相互作用關係，並透過電腦軟體的應用，針對特定的結合位點客製化新藥，並在最後階段才進入動物實驗測試，可以更有效率運用實驗動物。作者於文中提及兩套電腦模型的應用：CADD和SAR/QSAR。電腦輔助藥物設計（CADD）可用於模擬藥物與受體的結合，以減少無效藥物的篩選過程；結構-活性關係模型（SAR）和定量結構-活性關係模型（QSAR）可用於預測化學物質的毒性，並降低動物測試的需求。
- 細胞與組織培養技術（cells and tissue cultures）
「細胞與組織培養技術」是指透過體外培養細胞或組織來測試藥物或化學物質的影響，優點在於易於操作與遵守流程、耗時更少、成本更低。作者於文中提及兩項技術：人類幹細胞培養與牛角膜組織培養，人類幹細胞培養可用於研究藥物的代謝，進而避免使用實驗動物；牛角膜組織培養已取代傳統的兔眼刺激實驗（Draize test），以替代動物於實驗中所承受的痛苦。
- 替代生物體的應用（alternative organisms）
因為道德倫理上的爭議，使得使用豚鼠、大鼠、狗、猴子等高等模型脊椎動物的實驗較有諸多的限制，因此部分研究者開始提倡使用「替代生物」進行實驗，作者歸納出三種替代生物體的應用：低等脊椎動物、無脊椎動物、微生物。在低等脊椎動物方面，低等脊椎動物是一個有吸引力的替代方案，其與包括哺乳類動物在內的高等脊椎動物有遺傳上的相似性，且在社會上被認為道德爭議較少，作者舉例——斑馬魚（Danio rerio），斑馬魚因為其與人類相似的基因組與易於觀察，目前普遍被作為替代應用。
在無脊椎動物方面，其優點在生命週期短、體型小、解剖簡易且飼養環境成本較低，作者舉例——果蠅（Drosophila melanogaster）與秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans），此類模式生物，大多作為遺傳研究與疾病機制研究的替代生物體應用。
在微生物方面，作者舉例——酵母菌（Saccharomyces cerevisiae），酵母菌因為其生長迅速、易於複製接種、遺傳系統明確且DNA轉化系統的高度通用，使其可於研究細胞週期、基因表達與癌症的研究，提供了無動物實驗的替代選項。
結論
本篇文章作為一篇回顧型文章，替我們整理了目前科學研究前沿的3R原則落實以及替代動物實驗的方法。動物實驗在生醫研究中由來已久，但倫理與道德的考量促使科學界積極尋找替代方案，3R原則提供了減少動物使用的方法，而各種的替代技術也為科學研究的道德考量帶來了新可能。透過本篇文章，我們理解到，現今的科學界透過電腦模型、細胞培養與替代生物體的應用，除了可以保證研究品質，更可以於科學實驗中減少實驗動物的使用，進而實現科學與道德的平衡。
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