生醫科研的危機與契機—動物實驗替代方案的現況與展望(新)20180419

生醫科研的危機與契機— 動物實驗替代方案的現況與展望 饒心儀 2018.4.11

簡報大綱 ㇐、動物實驗3R原則 二、我國實驗動物使用現況 三、國際動物實驗替代方案發展現況 四、動物實驗替代方案藍圖 五、我國的危機與契機

㇐、動物實驗3R原則

實驗動物種類

資料來源: 兔：http://www.four-paws.org.uk/campaigns/laboratory-animals/medical-research/animal-experiments-continue-to-rise/ 猴：https://www.rspca.org.uk/adviceandwelfare/laboratory/primates/-/articleName/RAD_Primates雞：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%B8%A1 鼠：https://www.humane-endpoints.info/en/mouse/health-and-activity豬：https://kknews.cc/zh-hk/science/jmolr8y.html

動物實驗的3R原則與實踐 • Refinement精緻化 • • • •

更好的飼養方式 更人道的實驗設計 更純熟的操作技術 更有效的疼痛管理

• Reduction減量

• 適當的統計分析方法 • 藉由refinement的手段來達到reduction的目的 • 動物資源共享(animal/tissue sharing)

• Replacement替代 • • • •

改用生物學分類上較低等的物種 細胞培養 電腦模擬 ….

二、我國實驗動物使用現況

動物科學應用機構類別分布 機構數量：208家 (106年資料)

資料來源: 農委會105年實驗動物人道管理年報

實驗動物使用量 • 活體動物：107萬隻 • 包含：鼠、魚、雞、鴨、兔、 狗、牛、豬…

資料來源: 農委會105年實驗動物人道管理年報

使用實驗動物之研究計畫數量

資料來源: 農委會105年實驗動物人道管理年報

三、國際動物實驗替代方案發展現況

人道科學 (Humane Science)發展簡史： 從3R到WC 10 年份

事件

1959

Rex Burch, William Russel：The Principles of Humane Techniques(3Rs)

1962

英國Lawson Tait Trust (UK) 設立第一個由動保團體提出經費，支持「替代方案」科學研究的 基金。

1977

荷蘭動保法之動物實驗替代方案專章，訂定鼓勵發展替代的法源。

1979

美國「研究現代化法」（Research Modernization Act.）-- 要求30～50％的動物研究經費用 於發展替代方案。

1981

美國約翰霍普金斯大學成立「動物實驗替代方案中心」（CAAT），經費來自化妝品工業。

1983

瑞士：政府撥款2百萬瑞士法郎研究替代方案。

1984

英國：首度撥款16萬英鎊，發展替代方案。

1985

1985 美國 「健康研究擴大法」（Health Research Extension Act），要求美國國家衛生研究 院（NIH）發展替代方案研究計畫。

1986

歐盟指令「86/609/EEC」，要求動物實驗需優先考慮替代方案。

各國的國家級替代方案研究中心 國家

替代方案研究中心

歐盟

European Centre for the Validation of Alternative Methods(ECVAM)

美國

Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods (ICCVAM)

加拿大

Canadian Centre for Alternatives to Animal Methods (CCAAM) Canadian Centre for the Validation of Alternative Methods (CaCVAM)

日本

Japanese Center for the Validation of Alternative Methods (JaCVAM)

韓國

Korean Center for the Validation of Alternative Methods (KoCVAM)

巴西

Brazilian Centre for the Validation of Alternative Methods(BraCVAM) National Network of Alternative Methods (RENEMA) National Council for the Control of Animal Experiments (CONCEA)

邁向「無動物實驗國家」—荷蘭 • 2016年12月Ncad公布報告 • 經濟發展的角度：創新科技 • 2025年前，荷蘭將領先全球， 廢除活體動物實驗

邁向「無動物實驗國家」—加拿大 • 2016成立Canadian Centre for Alternatives to Animal Methods (CCAAM) • 從「動物模式」轉型到「人體 基礎」模式（human-based frameworks) • 2040年後，生醫研究將以人體 實驗結果而非動物實驗結果為 黃金準則

虛擲光陰的新藥研發 • ㇐項藥品、醫療器材或其他醫 療用品，從研發階段到上市， 約需花14年20億美金。失敗率 超過95%。 • 藥品進入臨床試驗後，約有 60%會因為無效而被淘汰， 30%會因為對人類具有毒性而 被淘汰。

資料來源: 1. NIH-Wide Strategic Plan Fiscal Years 2016-2020 2. National Center for Advancing Translational Sciences. About Tissue Chips. https://ncats.nih.gov/tissuechip/about

NIH’s Tissue Chip for Drug Screening program • 2012年開始，初始經費為5 年7000萬美金 • 2017年9月，NIH公布㇐為期 2年的補助計畫，每年經費 1500萬美金，預計補助13個 研究計畫 • 終極目標為建立human body-on-a-chip

資料來源： 1. https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-awards-15-million-support-development-3-d-human-tissue-models 2. https://ncats.nih.gov/tissuechip/about

World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences世界生命科學動物利用與替代大會 世界大會

舉辦年度

舉辦地點

參加人數與國家數

WC 1

1993

Baltimore, Maryland, USA

750

WC 2

1996

Utrecht, the Netherlands

900-1000; 37 countries

WC 3

1999

Bologna, Italy

850; 40 countries

WC 4

2002

New Orleans, Louisiana, USA

500; 34 countries

WC 5

2005

Berlin, Germany

~900; 45 countries

WC 6

2007

Tokyo, Japan

>1,000; >35 countries

WC 7

2009

Rome, Italy

>950; >40 countries

WC 8

2011

Montréal, Quebec, Canada

almost 900; 52 countries

WC 9

2014

Prague, Czech Republic

>1000; 945 submitted abstracts

WC 10

2017

Seattle, Washington, USA

>1,000; >800 abstracts; >350 posters;

WC 11

2020

Maastricht, the Netherlands 資料來源: AltTox. Org http://alttox.org/10th-world-congress-going/

四、動物實驗替代方案藍圖

動物實驗替代方案核心技術— From WC 10 • • • • • • • • • • • •

Human Cell Culture人體細胞培養 3D Model of Human Organoids人體細胞/器官3D培養 Organ on Chip器官晶片 Microfluidics微流體 Induced Pluripotent Stem Cells (iPSC) 誘導性多功能幹細胞 Reconstruction重組 High-throughput Screening (HTS)高速藥物篩選系統 High Content Imaging高含量顯 微影像分析 Systems Biology, Big Data, and Omics系統生物學、大數據與體學 In Silico電腦模擬、預測、分析軟體 Read-across交叉比對法 其他 (化學方法、生物標記、動物胚胎、其他動物來源模式…)

五、我國的危機與契機

我國替代方案發展情況 • 2012年EAST倡議3R Center • 2014年WC 9，台灣僅有二篇口頭 論文、㇐篇壁報論文發表 • 2017年WC 10，台灣僅有㇐篇口 頭論文發表 (基因轉殖動物照養技 術)、七位代表參加 • 農委會「108年度政府科技發展計 畫新興重點政策額度計畫構想說明 書」，包括建立「確效中心」

科技部「生技醫藥核心設施平台」

資料來源：人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟http://ipsc.ibms.sinica.edu.tw/about_c.html

食工所 生物資源保存及研究中心

資料來源：食工所生物資源保存及研究中心http://www.bcrc.firdi.org.tw/static/pdf/03.pdf

中研院 基因體研究中心 • 超高速篩檢系統(ultra Highthroughput Screening System, uHTS) • 建立化合物藥庫，發展快速活 性篩選方法，建立資訊系統

資料來源：中研院基因體研究中http://uhts.genomics.sinica.edu.tw/web/technology.php?rid1=34

國衛院 生技與藥物研究所

資料來源：國衛院生技與藥物研究所 http://ibpr.nhri.org.tw/zhtw/index.php/platform-techology/

國衛院 國家環境醫學研究所

資料來源：工研院 https://www.itri.org.tw/chi/Content/techTransfer/tech_tran_cont.aspx?&SiteID=1&MmmID=620621110650707703&ST=D&TD=E&OZ=&MSid=5829

國衛院、中研院、 清華大學、交通大學、成功大學共同組成

有人才、有技術、有零星研究…. 散亂、無方向、無延伸 迷信.守舊 V. S. 創新 在國際間替代方案的研發與討論上，我們要繼續缺席嗎？

EAST的建議 • 政府成立跨部會「動物實驗替代方案確效研發推廣中心」 （3R Center） • 科技部增設「實驗動物學門」，推動實驗動物替代方案專題或 計畫。每年撥出㇐定比例生命科學相關研究經費，支持替代方 案研發。 • 爭取主辦WC 12或WC 13。

成立跨部會3R Center的必要性 • 發展替代方案：非單㇐領域，也非單㇐部會，必須整合 • 替代方案比傳統的動物實驗更精準、更快速、更直接， 能夠幫助生醫領域朝「精準醫學」的目標邁進 • 我國替代方案的發展嚴重落後國際，亟需政府介入主導

3R Center未來任務 • 整合各領域人才與資源 • 協調各部會針對3R之政策與做法 • 針對牽涉動物實驗、替代方案的研究計畫，整合各部會補助款申 請與審核原則 • 設置替代方案研究經費 • 整合法規，採用國際上已驗證或接受的替代方案，廢除過時的動 物實驗