改寫歷史的養鼠人_風聞

作者丨張旌

編輯丨李拓、劉冬宇

題圖丨Pixabay

20世紀50年代，時任廣州中山醫學院兒科教授兼主任的鐘世藩，開始了乙腦病毒的培養和分離工作。因為缺乏研究經費，他自費買來小白鼠，在自家書房研究，順便還把自己兒子培養成了一名“小白鼠飼養員”。

鍾世藩所使用的小白鼠，對中國人來説並不陌生——如今，人們經常以此來形容“試驗品”。事實上，在中國實驗室中常見的小白鼠，是1946年才借道印度到雲南昆明，進而在國內廣泛使用的品種。

鼠年來了，我們打算聊聊人類科研事業裏不可替代的小鼠。順祝身體健康，健康過年。

“小白鼠”，BALB/c 實驗小鼠 | 來源：Wikipedia

來自小鼠的“救命藥”？

在科學實驗中，小鼠是其中應用最廣的一類被試對象，它也出現在最近的新聞中。

2020年1月21日，一家名為京天成的生物公司官方微信公眾號發佈了這樣一篇文章：

圖丨京天成生物官方公眾號

這個重磅的消息似乎給當下災情帶來了曙光。但隨後在財經網的進一步報道中，京天成生物回應稱：**目前只是用小鼠實驗得到的抗體，遠不能應用於臨牀。**儘管該公司表示，以這樣的形式放出消息是為了和醫藥圈的人進行探討，為未來做儲備，但難免有蹭熱點之嫌。

撇開其它炒作因素，利用實驗小鼠製備抗體確實是常見手段。

人具備免疫系統，且能夠在體液免疫的幫助下，對入侵人體的有害因素——抗原，產生特異性的抗體。這之後，如果同樣的抗原再次入侵，抗體就能夠識別這些抗原，引導免疫系統消滅這些抗原。

**但我們不能用人體作為生產抗體的容器，所以實驗小鼠便派上了用場。**抗體藥物開發者們利用小鼠的免疫系統，製備能夠識別目標蛋白（病原體）的抗體，作為藥物來治療一些人類疾病。

如果把入侵人體的病毒、細菌等抗原看作是一把一把的鎖，那人體的體液免疫系統就是一個鎖匠，能夠針對不同的鎖配出對應的鑰匙——抗體。一旦擁有了這些鑰匙，下次再碰到這些鎖侵入人的身體，便能夠打開這些鎖，叫來鎖匠的朋友們（免疫系統的其它部分）消滅這把鎖。

**這只是小鼠成為人類“替身”的一個典型案例。**現代醫學實驗的每個環節，都離不開各種類型的小鼠：從認識疾病，解釋其背後的機制，再到新藥的研發和檢測，小鼠都功不可沒。

小鼠們可謂“當代銀針”。

天生適合做實驗？

小鼠易於繁殖，每一代數量多，壽命有限，遺傳信息清晰……所有這一切特點 ，都昭示着它們彷彿是“天生用來做實驗的命”。

但事實是，這些大量用於生化實驗的小動物，並非“老鼠過街”的那些老鼠，而是人類有意培育的品種，其皮毛顏色也不僅僅是白色。

鼠系起源[1]

實驗室裏的小鼠起源自人人喊打的——家鼠。

1907年，哈佛大學本科生克拉倫斯·庫克·利特爾（Clarence Cook Little）在其導師指導下，開始研究小鼠皮毛顏色的遺傳規律，即“什麼顏色的小鼠能生出什麼顏色的小小鼠”的問題。

克拉倫斯用了兩年時間培養，得到一對淺棕色皮毛的家鼠（淺棕色皮毛由隱性基因決定，這意味着這對小鼠是“純種”，其後代只會是淺棕色）。之後的幾年，他用這對小鼠的後代，有“兄弟姐妹”關係的小鼠近親繁殖，篩選強健的小鼠繼續繁殖，如此重複。

由於近親繁殖，每一代小鼠的父母的基因組差異越來越小，小小鼠的基因也越來越統一。在繁育超過二十代小鼠之後，第一個**純系（近交品系）**小鼠誕生了，還有一個奇怪的名字：dbr（後被更名為DBA）[1]。

近交品系小鼠的特點是：它們的基因組序列完全一致。所以使用這類小鼠做實驗，會比較省心：不同的小鼠個體不易引發較大實驗數據的偏差，能有效減少實驗數量和變量波動，大幅提高實驗的可重複性。

其他科學家也開始培養新小鼠。後來幾年裏，兩個新品系小鼠先後誕生：一類是白色的純系小鼠（BALB/c，1913年），用於行為學實驗[2]（這個可能就是我們常常提及的“小白鼠”的鼻祖了）；另一類是基於前述兩種小鼠的新品系（1920年）[3]。

進入20世紀20年代，克拉倫斯在著名的冷泉港實驗室又創造出黑色和棕色，兩個新的實驗小鼠品系[1]，其中黑色系小鼠（C57BL），可能是全球範圍內最重要的純系小鼠之一。

一隻雌性的 C57BL/6 實驗用小鼠。圖丨 Wikipedia

最先做起小鼠生意的人，正是第一個純系小鼠的創造者——克拉倫斯。

賣小鼠賣出諾獎

1929年，克拉倫斯用募捐得來的5萬美元，在緬因州的巴爾港創立了傑克森實驗室（The Jackson Laboratory），當時實驗室只有8名員工。

1933年，傑克森實驗室開始正式對外出售實驗用純系小鼠，成為世界上第一家賣實驗小鼠的機構。

克拉倫斯·庫克·利特 | 來源：傑克森實驗室官網

得益於“賣小鼠”的生意，在此後的90年中，傑克森實驗室的規模從9人，發展到現在的70多個團隊，超過2200位員工，分佈在美國三個州以及中國上海的四個研究所。

隨着科學研究和疾病模型需求日益翻新，傑克森實驗室小鼠的品系數量也不斷增多，目前已超過11000種。

近期小鼠“mighty mice”還飛上太空幫助科學家更好的研究疾病 | 來源：SpaceX

其實傑克森實驗室的成立初衷並非賺錢，而是希望以小鼠為研究對象，幫人類理解癌症，並驗證克拉倫斯提出的“癌症可遺傳”的設想。如今，隨着現代醫學的發展，實驗室的願景也而不斷拓寬。現在他們專注於人類及其它哺乳動物基因組的複雜特性，希望能夠揭開關於人類疾病的秘密。

別以為傑克森實驗室只是個“賣小鼠”的商人角色，在奠定現代醫學奠定基礎的過程中，這家實驗室可是與有榮焉。科技史上一系列研究突破——包括26個諾貝爾獎在內——都與傑克森實驗室有關。

其中，1980年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者喬治·斯內爾教授（George Snell），就來自傑克森實驗室。他對人體免疫系統組織相容性的探索，讓器官移植成為可能。

1980年諾貝爾獎得主-喬治·斯內爾教授 | 來源：傑克森實驗室官網

另外還有3位諾獎獲得者，曾是傑克森實驗室夏令營的畢業生；其餘22項諾貝爾獎得主的研究中，也都使用了傑克森實驗室提供的實驗小鼠。這些工作包括了一些鼎鼎大名的研究，如哺乳動物的第一次骨髓移植、幹細胞治療和體外受精等。

而作為一家獨立的非盈利性生物醫藥研究機構，傑克森實驗室除了從科研模型和相關服務獲益（2018年營收2.85億美元），每年還有1/4的收入來自官方資助[4]。

2018年傑克森實驗室收入和支出 | 來源：傑克森實驗室官網

全球科學研究與醫療領域的市場規模龐大，賣小鼠的也不止傑克森實驗室一家，還有人把小鼠生意做成了上市公司——查爾斯河實驗室（Charles River Laboratories）。

亨利·福斯特 | 來源：查爾斯河官網

70多年前，一位年輕的獸醫亨利·福斯特（Henry Foster）就開始向本地研究人員出售實驗動物，他曾一人包攬了雜交、餵養、照顧和配送的工作。如今，查爾斯河實驗室市值約74億美元，2018年營收約22.7億美元，在全球20個國家的80個站點，有超過14700名員工，儼然一頭商業巨獸[5]。

查爾斯河實驗室2018年的財報顯示，超過一半的業務收入來自藥物研發與安全評估（你可以簡單地理解為幫藥企做動物實驗，驗證藥品安全性），而傳統的實驗模型（比如賣小鼠、兔子等）和研究服務僅佔1/5左右[5]。

查爾斯河實驗室主要有3個不同的業務板塊。2018年，其商業客户包括了各大藥廠、生物科技公司、醫療器械公司、診斷行業、農業、化工行業、醫院、科研機構以及行政部門等。

憑着悠久和廣泛的業務，查爾斯河實驗室在生物醫藥產業的地位舉足輕重。其服務幾乎成為了行業內公司必需的“基礎設施”，滲透率高、營收來源分散，而不是倚賴個別大客户的採購——其財報顯示，沒有任何一家單一客户佔據其總營收的2.5%以上，分業務板塊看，也沒有客户貢獻各板塊超過6%營收[5]。

以2018年為例，當年獲美國食品藥品監督管理局（FDA）批上市的新藥中，在研發或生產過程中都有查爾斯河實驗室的參與和支持的多達85%。

查爾斯河實驗室2018年概覽 | 來源：查爾斯河實驗室官網

小鼠的重要性不限於生物醫藥產業，在心理和社會等學科實驗也要用到小鼠。對小鼠的多樣化需求，也給這些賣小鼠的公司帶來了更多挑戰，不過，生物技術的不斷進步，尤其基因編輯手段出現後，創造特定疾病或基因缺陷的動物模型也越來越容易。

旺盛和多樣化的需求，也吸引更多公司想要分一杯羹。

​誰動了誰的小鼠

傑克森實驗室與查爾斯河實驗室的成就固然令人敬佩，但並未佔盡天下生意。

它們的業務壁壘最大敵人可能是——時間。

隨着時間推移，各地小鼠使用與培養機構越來越多。它們與兩大實驗室也有業務往來，合作和競爭能夠促進產業的發展，但利益面前，糾紛在所難免。

2017年9月，南京大學及其兩家附屬科研單位——南京生物醫藥研究院和南京大學模式動物研究所，就遭遇了傑克森實驗室起訴。後者認為，南京大學方面從傑克森實驗室購入小鼠後，違反了原本的銷售協議，私自養殖並低價銷售其後代[6]。

傑克森實驗室發起的起訴意味深長，因為南京生物醫藥研究院規模太大了，它是亞洲最大的遺傳基因工程小鼠研發中心，擁有的實驗動物品系總量達3000多種，位居世界第四。以這種體量來搶市場，傑克森實驗室無論如何不能忍。

糾紛的主角——NOD小鼠 | 來源：傑克森實驗室官網

傑克森實驗室當初賣給南京大學方面的小鼠，是名為 NOD/ShiLtJ 的小鼠品系（其中LtJ是傑克森實驗室的縮寫），南京大學方面使用的小鼠，名字為NOD/ShiLtJNju，多了個Nju（即南京大學英文縮寫）。

南京大學真的見小鼠而忘義了嗎?

事情沒有那麼簡單。傑克森實驗室和南京大學兩家小鼠系出同源，他們都在自有小鼠亞系的基礎上改造出用於疾病模型的小鼠品系，並對外出售，追溯起來，關係如下——

NOD小鼠品系演化過程 | 來源：放大燈團隊整理

目前，傑克森實驗室和南京大學的訴訟還沒結果，傑克森實驗室只能任由南京大學的小鼠一步步侵蝕和瓜分市場份額。但追究起來，傑克森實驗室自己也遇到過類似情況。

傑克森實驗室的小鼠（NOD/ShiLtJ）不是從石頭裏蹦出來的，而與日本實驗動物中央研究院有着説不清道不明的關係。2009年，傑克森實驗室因為售賣疾病模型小鼠（NSG），曾被日本實驗動物中央研究院起訴，但日方被判敗訴。法庭給出的理由是：傑克森實驗室的基礎品系小鼠，在美國已繁衍了20代以上，已不再是來自日本的那一種。

所以，在南京大學的這場官司中，到底誰遭遇了不公，還不好説。我們唯一能確定的是，這兩場“基因改造動物專利”糾紛背後，是全世界相關制度的缺失，而隨着技術發展和商業利益的驅動，類似紛爭將越來越多。

兩場官司中的爭議焦點：NOD小鼠，為何如此搶手？

NOD（Non-obese diabetic），中文譯作“非肥胖糖尿病”，這種小鼠患有先天性非肥胖糖尿病和多種免疫異常病；另一種小鼠品系叫SCID（Severe combined immunodeficient），即重症聯合免疫缺陷小鼠，這種小鼠缺乏基本的免疫功能。

上述的兩種小鼠相交培育出的基礎品系，是這幾家公司產品的共同來源。

在構建小鼠疾病模型時，研究人員不希望小鼠出現免疫排斥反應，讓其能更好地模擬人類腫瘤等疾病。這樣，缺乏免疫功能的小鼠就誕生了。

利用NOG/NSG小鼠構建人類腫瘤模型 | 來源：Cell

但研究人員已經停不下來了。他們利用化學誘導、基因編輯或是直接移植的方法，讓這些攜帶免疫缺陷的小鼠成為合適的疾病研究模型，以便用來開發新藥或測試其它醫療手段。

這種小鼠的意義非凡。幾乎所有的藥物研發成功後，都需要經過動物試驗來確保其安全性和有效性，才能申請開展臨牀試驗，進而上市。此前的很多單克隆抗體或者藥物也都來自小鼠，例如大名鼎鼎的抗癌神藥——K藥（帕博利珠單抗）就有部分結構來自小鼠的免疫系統產物。

誰來善待小鼠？

2019年夏天，在一天早晚例行的檢查中，實驗室管理員發現籠子裏有一隻死去的小鼠。

沒人知道它為什麼死掉。博士後Joe的實驗計劃顯示，小鼠的死亡時間提前了好幾天，而且，其體徵記錄還少了幾次。按學院規定，這隻小鼠被判定為虐待致死。

“虐待小鼠”的報告導致 Joe 受到嚴重警告，實驗室的其他人也遭池魚之殃：在此後的三個多月，整個實驗室被禁止開展任何動物相關的實驗。

這起發生於國外某知名高校的事件，折射出國外對於實驗動物福利的管理之嚴。但在國內，每天都有小鼠不明不白地死去，乏人問津。

在不少人看來，這似乎不是什麼大事兒——與科學實驗結果相比，為之犧牲的小鼠不值一提。

但是用小鼠做實驗的行為遭到動物保護主義者的質疑。尤其針對“定製小鼠”，他們認為，既然那些以基因編輯改造胚胎的行為會遭抨擊，那麼，為了特定目的而“定製小鼠”（或其它動物），使它們天生罹患各類腫瘤、缺陷或其它疾病，並將這些 “病重”的小鼠擺上枱面，明碼標價，這種行為同樣不妥——小鼠也是生命，也應該得到善待。

一些國家和機構也確實做出了相應的回應。

英國1986年的發佈了《動物（科學程序）法》，用以規範實驗動物的使用。其中指出，保護動物是指“所有活着的非人類的脊椎動物以及所有頭足類動物” [7]，足見英國對實驗動物保護的態度有多強硬。如今，英國已禁止利用實驗動物來檢驗煙草類、化妝品以及日用產品等[8]。

1939 - 2018年英國地區實驗動物使用情況 | 來源：Understanding Animal Research

英國對實驗動物的保護力度一直在加強，自2014年起，英國還將實驗動物分為五個等級[7]：

近5年英國不同等級實驗動物使用情況[7]

美國對此問題也一直十分關注，從1985年起就出台了一系列有關實驗動物的管理和使用的政策。在美國相關部門2019年9月的一份文件中就提出 [9]， 對動物會造成痛苦或不良應激反應的實驗，應當慎重考慮是否有替代方案，如體外試驗或計算機模擬。

國內外實驗動物相關政策法規 | 來源：中國實驗動物信息網

目前在國內，關於實驗動物管理相關的文件多是行政法規，如2017年3月修訂的《實驗動物管理條例》，其中僅有一條十分寬泛的規定，在實驗過程中需要愛護實驗動物[10]：

第二十七條 從事實驗動物工作的人員對實驗動物必須愛護，不得戲弄或虐待。

很多國內其它的政策主要集中於進出境實驗動物的管理以及檢疫監管工作，而對於如何對待實驗動物，則無明確規定。

然而很多動物保護人士並不買賬。因為全球範圍內實驗用小鼠的數量，並沒有因為法律保護而明顯降低（我們甚至不知道，每年全世界到底“用”掉了多少隻實驗小鼠），且基因編輯小鼠和疾病模型小鼠的日益增多，讓這些小鼠遭受的痛苦雪上加霜。

但科學進步、社會發展滾滾向前，已然無法停止——小鼠推着歷史前進，也被歷史碾在輪下。

PS. 小鼠也引領了鍾世藩的兒子踏上從醫之路。2003年，這位“小鼠飼養員”在 SARS 防控期間贏得國人敬意；2020年1月18日，在成為“小鼠飼養員”半個多世紀之後，鍾南山離開廣州，再赴前線與病毒交手。 

References：

[1] MGI - Biology of the Laboratory Mouse, Informatics.jax.org. Retrieved 29 July 2010.

[2] Heston, W.E. 1949. Development of inbred strains in the mouse and their use in cancer research, p. 9-31. In Lectures on Genetics,Cancer, Growth and Social Behavior. Roscoe B. Jackson Memorial Laboratory, Bar Harbor,  Maine.

[3] Staats, J. Standardized nomenclature for inbredstrains of mice, Third listing. Cancer Res. 24: 147-168.

[4] The Jackson Laboratory 2018 Annual Report, 傑克森實驗室年報. https://www.jax.org/annual-report/2018

[5]

查爾斯河實驗室2018年年報。https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1100682/000110068219000004/crl1229201810-k.htm#s75E6DEEFED485ED29B2EE420452539B2

[6] Jackson Lab Sues Nanjing University in Dispute overResearch Mice. Sep 25, 2017. GENEngnews. https://www.genengnews.com/news/jackson-lab-sues-nanjing-university-in-dispute-over-research-mice/

[7] Annual Statistics of Scientific Procedures on Living Animals, Great Britain 2018. 18 July 2019. National Statistics.

[8] Animal Research Numbers in 2018. 18 July 2019.Understanding Animal Research. http://www.understandinganimalresearch.org.uk/news/communications-media/animal-research-numbers-in-2018/

[9] ANIMAL USE IN RESEARCH - Federal Agencies Should Assessand Report on Their Efforts to Develop and Promote Alternatives. September2019. United States Government Accountability Office.

[10] 實驗動物管理條例(2017修訂)

[11] CIEA v. Jackson Laboratory, 726 F. Supp. 2d 1045 (N.D.Cal. 2010).

[12] Makino S; Kunimoto K; Muraoka Y; MizushimaY; Katagiri K; Tochino Y. 1980. Breeding of a non-obese, diabetic strain ofmice. Jikken Dobutsu 29(1):1-13. PubMed: 6995140

[13] NOD/ShiLtJ. https://www.jax.org/strain/001976