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實驗動物發展現況

第一章 緒論

第三節 實驗動物發展現況

目前,世界上有超過 150 萬種動物。基於自然分類、形態特徵、內部結構、

生物發生和親緣關係,就一般所熟知的動物可分為界、門、綱、目、科、屬及種。

此外,動物可以再細分為亞門、亞類、亞目、亞科、亞屬和亞種等。物種(species)

通常被定義為能夠交換基因或雜交的相似個體組成的一群生物,這是生物分類和 分類等級的基本單位。例如,C57BL / 6 近親系小鼠(inbred strain mice),是現 代生物醫學研究中最常用的實驗工具,屬於脊椎動物門(Vertebrata),哺乳動物 綱(Mammalia),Eutheria 亞綱,囓齒目(Rodentia),Myomorpha 亞科,鼠科,

Mus 屬和 Mus musculus。目前,全世界用於生物醫學研究的實驗小鼠主要來源於 四種亞種:小家鼠(Mus musculus domesticus)、小鼠(Mus musculus musculus)、

日本小鼠(Mus musculus molossinus)和亞洲小鼠(Mus musculus castaneus)。雖 然世界上有 150 萬種動物,但是只有少數動物用於目前的科學研究和動物實驗研 究。這些被應用於科學研究的實驗動物中,除少數無脊椎動物外,絕大多數實驗 動物是屬於脊椎動物門的哺乳動物。其中,囓齒動物的數量佔所有脊椎動物的 80%以上,而小鼠又佔了囓齒動物的 70%以上。

依據資料顯示,19 世紀末,大部分的實驗動物是使用家畜。進入 20 世紀 之後,科學家育成許多種純品系的小鼠和大鼠,因為牠們具有特殊的遺傳特性和 疾病模式,成為生物醫學界的寵兒。舉凡生物醫學越發達的國家,所使用實驗動 物的數量和種類也越多。1990 年代,全世界實驗動物的使用量約 5,000 萬隻,

其中美國約使用 2,200 萬隻,歐洲 1,180 萬隻,日本 250 萬隻,臺灣 60 ~ 70 萬 隻。目前使用於醫學研究的動物種類,約 86%為大鼠、小鼠和其他囓齒類動物

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(如倉鼠、天竺鼠), 9%為魚類, 1.7%為兔及貂, 2.4%為羊牛豬等家畜, 0.4%

為犬貓, 0.2%為猿猴。應用於各科學領域的數量,藥物研發占 20 ~ 25%,疫苗 研發及測試占 15 ~ 20%,毒理及安全性測試占 15 ~ 20%,癌症研發占 10 ~ 15%,

另外大約 30% 供基礎生物醫學研發、遺傳、診斷、實驗外科及教育訓練之用。

據粗略估計,1960 年有 3000 萬脊椎動物用於科學研究。到 1970 年,這一 數字乘以數倍,達到 1 億至 2 億。世界上各國通常每年對於該國的科學研究機構 利用於科學研究計畫所使用的實驗動物(包括活體及胚胎)皆會進行使用數量及 使用相關的議題進行調查,惟各國可能因為實驗動物數目過於龐大、使用的時間 點不同或使用者無法精確的核報使用數量,因此常讓各國的實驗動物使用量無法 準確的統計,甚至差距很大。

英國是目前世界上咸認實驗動物統計數據最準確的國家之一。1940 年只有 約 100 萬隻動物用於科學研究,但 1960 年的數量增加到 350 萬隻,1971 年達到 560 萬隻,幾年後仍然保持在 550 萬隻左右。自 1980 年以來,這一數字顯著下 降,2001 年降至 262 萬,不到 1970 年使用量的一半(表 1.3.1)。近年來,英國 的實驗動物數量有所增加,在 2012 年增加到 411 萬,比 2001 年增加了 57%。

越來越多的實驗動物用量帶給總理大衛卡梅倫聯合政府很大的壓力

(2010-2016)。

根據用於科學研究的動物物種紀錄,超過 70%的實驗動物是囓齒動物。

2000 年,英國五大廣泛使用的實驗動物是小鼠、大鼠、魚類、鳥類和豚鼠,分 別佔總數的 59.2%、19.7%、9.0%、4.6%和 2.6%。2001 年,囓齒動物佔英國研 究動物的 82%;魚、兩棲動物、爬行動物和鳥類佔 14%;小型哺乳動物(囓齒 動物除外)佔 2.3%;大型哺乳動物佔 1.3%;狗貓佔 0.4%;和非人類靈長類動 物佔 0.1%。2014 年,最常用的動物是小鼠、魚類、大鼠、鳥類、其他動物和受 特別保護的動物,分別佔總數的 60%、14%、12%、7%、6%和 1%。

由 2016 年英國使用實驗動物物種統計資料(Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain,2016)顯示,英國共使用了 393.6 萬

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隻實驗動物(表 1.3-1)。其中,使用最多的為小鼠約 72.8%(286.6 萬隻),其次 為魚類約 13.6%(53.5 萬隻),之後依序為大鼠約 6.3%(24.9 萬隻)、鳥類約 3.8%

(15.1 萬隻)、其它約 3%(13.3 萬隻),另外受特別保護的物種(specially protected species)的使用,主要是馬(8,900 個計畫)、狗(4,900 個計畫)、非人類靈長類 動物(3,600 個計畫)和貓(190 個計畫)。比較 2016 年和 2015 年的物種,在使 用數量上有顯著變化,除了豚鼠(guinea pigs)增加 20%(4,400 隻)至 26,000 隻(與 2014 年數量相當),家禽增加 9%(12,000 隻)至 138,000 隻,兔子增加 9%(1,300 隻)至 15,000 隻,綿羊增加 3%(1,300 隻)至 48,000 隻外;其它動 物如大鼠,則減少 7%(19,000 隻)至 239,000 隻,與 2014 年的數字相當,小鼠 則減少 4%(49,000 隻)至 122 萬隻;在魚類總體減少 2%(7,000 隻)至 287,000 隻,其中斑馬魚使用的數量增加了 28%(42,000 隻),“其他魚類”的使用則減少 了 34%(49,000 隻)。

較值得注意的是從 2007 年至 2016 年在英國前三大使用的實驗動物(小鼠、

大鼠及魚類)使用數量變化,顯示英國在 3Rs 觀念的倡導下,此三種實驗動物使 用數量確實有逐年減少的趨勢(圖 1.3.1-1)

表 1.3-1 2016 年在英國使用的實驗動物物種的統計

(資料來源: Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain,2016)

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圖 1.3.1-1 2007 年至 2016 年英國使用小鼠、大鼠和魚類作為實驗動物數目 的變化。

(資料來源: Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain,2016)

另外分析實驗動物在進行實驗時其遺傳的狀態為基因改變動物(genetically altered animals)或非基因改變動物( not genetically altered animals)的比例,顯 示 2016 年在英國約有 729,000 個實驗動物涉及改變基因,此數量比 2015 年增加 1%(9,600 隻),持續過去 9 年的增長趨勢。且較 2007 年以來使用改變基因動物 進行試驗研究的數目增加了 36%(194,000 隻)。相反的,沒有涉及遺傳改變的 動物的數量自 2015 年至 2016 年期間下降了 5% 至 129 萬隻,繼續呈下降趨勢,

若從 2008 年高峰的 165 萬隻計算則大約減少 21.8%(圖 1.3.1-2)。

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圖 1.3.1-2 2007 年至 2016 年,英國實驗動物在進行實驗時,其遺傳的狀態

(基因改變過或未經過基因改變)。

(資料來源: Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals Great Britain,2016)

1.3.2 國內實驗動物發展現況

在國內實驗動物事務主管機關為行政院農業委員會,農委會為了有效的管理 實驗動物相關事物及議題,於 1998 年 11 月 4 日公布實施「動物保護法」,嗣 後又於 2001 年 7 月與 2003 年 7 月分別制定「動物實驗管理小組設置辦法」及

「動物科學應用機構查核輔導要點」等法規,並持續於 2006、2010 及 2013 年 進行修訂,將「動物科學應用機構查核輔導要點」修正為「動物科學應用機構監 督及管理執行要點」,並將「動物實驗管理小組設置辦法」修正為「實驗動物照 護及使用委員會或小組設置及管理辦法」,建立動物科學應用機構內部自主管理 之制度與責任,並強化外部機關之監督及管理。另於 2018 年 6 月 22 日頒布「實 驗動物照護及使用指引」,提供資訊以協助動物科學應用機構主管、實驗動物設 施管理人員、使用動物之科學研究人員、實驗動物照護及使用委員會或小組、獸 醫師、監督管理機關、以及動物保護團體,在實施或監管實驗動物照護及使用管 理制度時,符合實驗動物之人道照護基準規範。其內容在於鼓勵讀者透過縝密的

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思維程序,作出使用動物為科學應用的決定;同時也可意識到動物之科學應用可 能會產出下列貢獻,包括新的知識、新的倫理關切議題、以及動物使用的可行替 代方案。動物科學應用機構應採用本指引的內容作為建立其機構內的實驗動物照 護及使用管理制度,以及持續改進此管理制度的基礎。

動物使用倫理乃要求研究人員需要有嚴謹的思維、判斷和分析以決定是否使 用動物進行科學研究。其實際方法為 1959 年 W.M.S. Russell 和 R.L. Burch 發表 的 3Rs 精神-替代(replacement)、減量(reduction)、精緻化(refinement),以 作為研究人員在考量及設計動物試驗時之參考。數十年來,國際間已公認 3Rs 為 研究人員在決定使用動物進行研究時與在設計動物實驗時、以及為實驗動物照護 及使用委員會或小組成員在審查動物實驗計畫書時,需要採取的考量與措施。其 中:1.替代是指採取不需使用動物的方法。此名詞包括絕對取代(即以非動物的 系統替代動物,如電腦系統),以及相對性取代(即以演化程度較低等的動物取 代脊椎動物之使用)。2.減量涉及到使用一些策略,包括使用較少量的動物以獲 取相對所需的資訊,或利用一定量的動物以獲取最大限度的資訊(在不增加疼痛 或緊迫)。這類方法有賴於實驗設計的分析、應用較新的技術、使用適當的統計 方法、對實驗動物飼養或研究區域的環境變因加以控制等。3.精緻化是指改良飼 養或實驗操作的程序,強化人員教育與訓練,以減少或消除實驗動物的疼痛與緊 迫狀態。

在國內的實驗動物發展,若就從病原菌乾淨層次而言,國家實驗動物中心提 供 germ free、gnotobiotic 或 SPF 等級的小鼠、大鼠、倉鼠、天竺鼠及實驗兔,

國內一些實驗動物進口及繁殖公司(進口商)亦有提供小鼠、大鼠及兔隻等小型 及中型實驗動物,此外,國內另有農委會轄下的家畜衛生試驗所提供 SPF 雞、

雞蛋與畜產試驗所提供 SPF 紐西蘭大白兔。由於 SPF 動物大多應用於科學試驗,

為使對實驗結果的可能干擾減低到最少,必須將影響動物體生理狀況之內外病原 以人為方式清除,將動物飼養在遠離病原之隔離動物房中,並以例行性檢驗監測 動物微生物感染狀態,使動物維持無特定病原狀態。農委會為了認證 SPF 豬場,

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制定「無特定病原(SPF)豬場認證查核作業要點」,並於民國 100 年 6 月 17 日 農防字第 1001473247 號修正規定,對於供試驗研究及商業需求之生產制度訂定 認證機制。國內歷年來有 5 個豬場申請通過 SPF 豬場認證,但目前符合規定者 僅有一場,為臺灣動物科技研究所(簡稱 ATIT)之 SPF 豬場。

無特定病原豬所需具備之「無特定病原」種類,由農委會訂定之,目前我國 SPF 豬所清除(也就是不得感染或帶原)之特定病原為萎縮性鼻炎、黴漿菌肺 炎、假性狂犬病、放線桿菌胸膜肺炎、豬赤痢與疥癬等六種疾病。必要時,得另 再監測前款以外之其他疾病項目,包括豬瘟、口蹄疫、豬生殖與呼吸綜合症、第

無特定病原豬所需具備之「無特定病原」種類,由農委會訂定之,目前我國 SPF 豬所清除(也就是不得感染或帶原)之特定病原為萎縮性鼻炎、黴漿菌肺 炎、假性狂犬病、放線桿菌胸膜肺炎、豬赤痢與疥癬等六種疾病。必要時,得另 再監測前款以外之其他疾病項目,包括豬瘟、口蹄疫、豬生殖與呼吸綜合症、第

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