Nature：动物实验正在退出历史舞台？
来源:华津生物微信公众号
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作者:华津生物
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发布时间 :2026-03-01
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Nature深度报道解读全球动物实验替代浪潮，英国、美国、欧盟相继发布“减动物实验”时间表，器官芯片、类器官、AI模型等NAMs技术加速崛起。Emulate肝脏芯片以87%准确率预测肝毒性，AnimalGAN模型实现虚拟毒性预测。但验证难题、复杂系统模拟及研究文化惯性仍是主要障碍。未来，替代技术将与动物实验长期共存，关键在于加速验证流程与政策改革。
全球多个国家和监管机构正在推动减少甚至逐步淘汰动物实验，器官芯片、类器官和人工智能模型等“新方法学”正加速崛起。这些技术不仅能更好模拟人体生物学，还能提高药物研发成功率。然而，完全取代动物实验仍面临验证难题、系统复杂性、研究文化惯性等多重挑战。未来，替代技术将与动物实验长期共存，关键在于加速验证流程、推动政策改革。
各国政府已宣布计划减少实验过程中使用的动物数量（如小鼠）。| 图片来源：PHILIP CHEUNG FOR THE WASHINGTON POST/GETTY
2025年11月，英国政府宣布了一项大胆计划：逐步淘汰某些领域的动物实验。皮肤刺激性测试将于今年取消，部分犬类实验将在2030年前减少。政府的长期愿景是“一个除了特殊情况外，科学中不再使用动物的世界”。
美国也在同步发力。美国食品药品监督管理局计划在3-5年内使动物研究成为药物安全测试中的“例外而非常态”。美国国立卫生研究院则启动了减少资助研究中动物使用的计划。今年，欧盟委员会也计划发布路线图，结束化学品安全评估中的动物测试。
这一系列政策信号的背后，既有伦理关怀，也有技术突破的推动。
NAMs，即“新方法学”主要包括三类技术：
器官芯片：如USB大小的“肝脏芯片”，用人源细胞在微流体通道中培养，可高精度预测药物肝毒性
类器官：3D培养的迷你器官，可用于疾病建模和药物筛选
计算模型：包括AI系统，如“AnimalGAN”用10万只虚拟大鼠预测药物毒性
数据显示，2006年至2022年间，仅使用NAMs的生物医学出版物数量从约2.5万篇增长至10万篇。中国也在大力投入：2024年启动了“人体器官病理生理模拟系统”基础设施项目，投资额达26.4亿元人民币。
“这些替代方法早就该来了。”
—— 唐纳德·英伯，Wyss研究所生物工程师
英国的数据显示，动物科学程序数量从2015年的414万降至2024年的264万。欧盟和挪威的动物使用量在2018至2022年间下降了5%。（美国的数据难以统计，因为法律不要求报告大鼠、小鼠和鱼类的使用量。）
目前，英国约76%的动物实验用于基础和应用研究，22%用于监管程序（主要是药物和化学品安全性测试）。67%的实验动物是小鼠或大鼠。
动物模型的局限性正在被越来越多人认识到：败血症是个典型案例。研究人员开发了100多种在啮齿动物模型中看起来很有效的疗法，但在临床试验中全部失败。部分原因是人类和啮齿动物的免疫系统存在差异，而且很难在基因相似的实验小鼠中模拟因人而异的复杂疾病。
这正是约86%的在研药物在临床试验中失败的重要原因之一。
斯坦福大学的约瑟夫·吴团队开发了“临床实验在培养皿中”的方法：从患有某种疾病的人群中获取诱导多能干细胞，培养细胞或器官，然后测试潜在药物是否能改善“患病”模型的功能。
在一项研究中，他们从一个携带导致心力衰竭突变的家族中获取细胞，成功筛选出一种能改善两名家族成员心血管功能的药物。
更令人振奋的是器官芯片的表现。Emulate公司开发的肝脏芯片能以87%的准确率识别已知会导致肝损伤的化合物，且不会误判无害物质。该芯片还检测出15种中有12种曾被动物模型误判为安全的肝毒性药物。
2024年，这款芯片已被FDA的ISTAND试点项目接受，有望在药物审批中替代动物模型。
类器官技术也在快速进步。研究人员已创造出能模拟癌症、囊性纤维化等疾病的多种类器官，用于药物筛选和毒性测试。
AI同样不甘落后。2023年，FDA的研究团队用超过8,000只大鼠的数据训练了名为AnimalGAN的生成式AI模型。在涉及10万只虚拟大鼠的模拟实验中，该模型能准确预测三种结构相似药物的肝毒性。
“业界对这些替代方法的态度比以前开放多了。”
—— 玛丽安·曼彻斯特，罗氏制药全球负责人
英国政府将动物实验分为三个“篮子”：
第一类：已有成熟替代方法的测试，如今年即将取消的皮肤刺激性测试
第二类：需要更长时间替代的程序，如药物代谢研究。政府承诺到2030年，将此类测试在犬类和灵长类动物中的使用减少至少35%
第三类：目前尚无替代方法的测试，如用于环境检测的鱼类内分泌干扰物质测试，目标是2035年前开发替代方法
为什么有了这么多好技术，动物实验还不能马上取消？
验证是最大的拦路虎。研究人员需要向国家和国际验证机构提交数据，证明模型系统准确且可重复，才能被监管机构接受。
这个过程成本高、劳动密集，且不同方法的验证要求各不相同。这正是英国和美国新政策的核心：加速验证流程。
英国计划建立“替代方法验证中心”；NIH已投资8700万美元建立中心，开发生物类器官的标准化模型。
“如果我们不对NAMs保持与动物模型同样的严谨性和透明度，就会造成伤害。”
—— 肯特·劳埃德，加州大学戴维斯分校NAMs测试中心主任
也有科学家表达了对这场“替代运动”的担忧：
药物失败的原因不止动物模型：临床试验失败也可能源于实验设计缺陷，这些问题NAMs同样可能存在
复杂系统难以体外模拟：完整的器官、内分泌系统、组织老化等，很难在类器官或器官芯片中重现
人类行为与认知难以建模：这些复杂功能几乎不可能在培养皿中研究
“在未来一段时间内，基础发现科学仍需要使用动物。”
—— 萨拉·贝利，巴斯大学神经药理学家
总结与展望
动物实验正在经历一场前所未有的变革。伦理压力与技术突破的合力，正在推动科研范式从“动物为默认”转向“替代优先”。
但这场变革不会是一夜之间的颠覆，而是一个渐进的过程：
短期：简单毒性测试将被替代，NAMs作为动物实验的前置筛选工具
中期：验证体系完善后，更多监管用途的动物实验被取代
长期：在基础生物学和复杂系统研究中，动物实验与替代方法长期共存
未来，我们或许会看到这样一个场景：器官芯片和AI模型承担起大部分药物筛选和毒性测试工作，而动物实验则聚焦于那些真正需要完整生物体才能解答的科学问题。
这不是“要不要替代”的问题，而是“如何科学、有序、负责任地替代”的问题。
参考资料：
Kwon D. The age of animal experiments is waning. Where will science go next? Nature. 2026 Feb;650(8103):812-814.
