人工智能能否取代动物测试?药物开发新时代开启(第一部分)Can AI Replace Animal Testing? A New Era of Drug Development Begins (Part I) | by 33 is a cat | Nov, 2025 | Medium

环球医讯 / 创新药物来源:medium.com美国 - 英语2025-12-05 18:50:01 - 阅读时长6分钟 - 2572字
美国《FDA现代化法案2.0》于2022年12月通过,首次取消药物开发中强制动物测试的要求,标志着药物研发伦理革命的开端。该法案推动器官芯片、细胞检测和计算机模拟等替代技术发展,旨在解决动物模型预测人类反应准确率仅37-60%的核心缺陷,同时应对每年24亿美元研发成本、95%候选药物临床试验失败率及欧伦定律导致的研发效率下降等严峻挑战,为阿尔茨海默病等未满足医疗需求开辟更高效人道的研发路径。
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人工智能能否取代动物测试?药物开发新时代开启(第一部分)

在2022年12月,美国众议院通过了《FDA现代化法案2.0》,这项重大法案旨在更新美国食品药品监督管理局(FDA)的多项监管流程。该法案的通过标志着动物权益保护运动的革命性转折:动物测试将不再是药物开发的强制性要求。

该法案为更人道高效的替代技术打开大门——例如器官芯片系统、基于细胞的检测和计算机模拟。这些技术能显著减少对动物测试的依赖,不仅提升药物开发的速度与效率,更标志着更具伦理性的科学时代开启,对全球动物福利产生深远影响。

FDA长期被视为全球食品和药品监管的基准。其科学严谨性、透明的审批流程、对技术创新的承诺及国际影响力,使其在全球市场赢得广泛信任与权威。

在该法案通过前,制药企业必须在进入临床试验前进行动物测试(通常使用小鼠、兔子或猴子)。这意味着即使存在更先进的非动物技术,动物测试仍是药物获批的必经步骤,企业无法合法绕过此要求。

然而,这种严格规定也带来诸多挑战:动物测试往往耗费大量时间资源,拖慢研发进程并推高成本;同时限制创新灵活性,使企业难以采用替代技术。药物开发平均耗时12年,成本达24亿美元,包含三大阶段:

  1. 药物发现:包括识别潜在化合物、评估活性与毒性、筛选候选药物
  2. 临床前测试:必须包含动物毒理学与药理学研究,以及安全性和生产工艺评估,方可启动人体试验
  3. 临床试验:分为四个阶段。前三阶段评估人体安全性、有效性和副作用;获批后第四阶段进行持续监测

动物测试存在的原因

动物测试的出现与演变源于重大历史事件和科学需求,促使各国政府及监管机构将其确立为药物开发标准环节。核心原因包括:

  1. 疾病机制研究

动物与人类存在大量生理相似性,通过研究可帮助科学家理解疾病发展机制并寻找潜在疗法。

  1. 药物安全性验证

评估药物对人类是否安全前,需通过可控方式观察有害反应。动物测试能在不危害人体受试者前提下评估毒性和副作用。

  1. 药物有效性评估

除安全性外,动物研究可验证治疗效果。通过观察动物反应,科学家判断药物是否适合进入人体试验。

  1. 法规强制要求

历史上因药物安全灾难导致的人类死亡事件,促使多国规定人体试验前必须进行动物测试以保护公众健康。

  1. 替代技术不成熟

动物测试成为标准时,科学家尚未掌握可靠的非动物技术。动物能提供器官整体反应,这是分离细胞或器官培养无法完全模拟的。

动物测试成为药物审批"必经步骤"的由来

一系列重大公共卫生危机塑造了现代监管体系:

1937年磺胺酏剂悲剧

马森吉尔公司推出含毒性溶剂二甘醇的磺胺液体药物,未进行充分测试,导致100多人死亡(多为儿童)。

该悲剧直接催生1938年《联邦食品、药品和化妆品法案》,要求上市前必须进行安全性测试——初期主要依赖动物实验。

沙利度胺丑闻(1950-60年代)

沙利度胺曾被广泛用于孕妇晨吐治疗,但未进行充分动物或人体测试。当数据证实其与严重出生缺陷的关联后,毒理学研究最终确认该药物对灵长类具有强烈致畸效应。

此丑闻促使美国国会通过凯弗维尔-哈里斯修正案,要求制药企业证明药物安全有效——为强制动物测试奠定法律基础。

动物测试在生物医学科学中的不可或缺性

为保障人类健康与公共安全,动物测试在以下领域至关重要:

  • 药物开发
  • 基因与生物医学研究
  • 毒理学与环境安全
  • 食品营养科学
  • 神经科学与行为研究

药物开发并非最大动物使用领域

根据台湾地区2022年科学动物使用国家监督报告显示:

  • 55.73% 动物使用提案用于医学研究
  • 15.7% 用于药物相关研究(含草药)

约翰霍普金斯大学替代动物测试中心主任、毒理学家托马斯·哈通格博士在《药物开发中动物模型的误导性作用》中指出:1970年代前,小鼠、猴子甚至大象因生物相似性成为药物发现主要工具。但欧洲数据显示:

  • 药物开发占动物使用总量约20%
  • 药物安全性测试占5%
  • 疫苗批次测试占5%

自1970年代以来,动物使用总量已下降约60%。当前药物开发相关动物测试约占总量30%

虽非最大占比,药物开发关乎生死与资源分配

哈通格强调,药物开发如同淘金热:少数药物年收入达数百亿美元,促使企业筛选海量候选药物以寻求罕见成功。制药公司追逐"重磅药物"(年销售额超10亿美元的产品),常由新型生物靶点、基因疗法、纳米技术和AI加速管线驱动。

但风险巨大。2012年研究显示:

  • 95% 候选药物在临床试验中失败
  • 单个成功药物需投入26亿美元
  • 8% 上市药物因严重副作用被召回

每个药物(无论成功与否)必须包含临床前动物测试,意味着:

  • 巨额经济损失
  • 重复科研浪费
  • 伦理负担
  • 无数动物用于最终未惠及患者的药物

行业同时面临欧伦定律(与摩尔定律相反):

经通胀调整后,新药研发成本每九年翻倍。创新放缓、风险攀升、研发周期延长且效率降低。成本攀升的背后是候选药物反复失败——每次失败都耗费数年测试、资源及动物生命。

旧疾未愈,新疫加速

2019年新冠疫情席卷全球,成为史上最致命大流行之一。病毒基因组于2020年1月公布,同年12月首款mRNA疫苗获紧急授权——通常需5-10年的流程被压缩。但病毒持续变异要求不断更新疫苗。

与此同时,诸多疾病仍在等待有效治疗方案:

  • 艾滋病
  • 阿尔茨海默病
  • 红斑狼疮
  • 罕见病

即便有《1983年孤儿药法案》等支持政策,待治疗疾病数量仍远超药物研发速度

动物模型的局限性

哈通格在2009年《论阿司匹林登天》一文中剖析了传统动物测试方法的矛盾。阿司匹林——广泛使用的药物——在动物研究中显示毒性、刺激性、致癌性和致畸效应,而这些反应在人类中大多未出现。在当今更严格的监管体系下,阿司匹林甚至可能无法通过临床前审批。

这揭示核心问题:

动物研究常无法准确预测人类生物学反应。

  • 人体临床结果预测准确率:约37-60%
  • 毒性预测准确率:约70%

影响因素包括:

  • 物种差异
  • 基因多样性
  • 人工诱导疾病与自然发病的区别
  • 测试动物的年龄与健康状况
  • 代谢与免疫系统差异

这些局限导致:

  • 有前景药物被过早放弃
  • 假阳性结果浪费数年研究
  • 动物实验成功却仍导致人体试验失败

这一持续挑战正推动科学家转向更贴近人类的替代方案,如器官芯片技术高级计算模型,旨在提升药物开发的准确性与安全性。

【全文结束】

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