第四节 动物模型的评估
依据实验动物模型构建的信度和效度(表观效度、预测效度以及结构效度),基于模型制作原理和方法,并结合不同品系动物的特点,对实验动物模型从整体、组织、细胞和分子水平进行鉴定和评价。
一、评估的基本原则
建立动物模型的最终目的是为了防治人类疾病。因此,对动物模型的评估主要取决于模型与人类疾病的相似或可比程度。一个理想的动物模型应具有以下特点:①能再现所要研究的人类疾病,即动物疾病表现与人类疾病相似;②不同动物可重现该疾病,最好能在两种或两种以上的动物身上复制该疾病;③动物背景资料完整、等级合格、生命周期能满足实验需要;④动物要价廉、来源要充足、便于运送;⑤尽可能选用小型动物。除此之外,动物模型的评估还可以用表面效度、结构效度和预测效度来体现。表面效度/表型是指该模型具有与人类疾病相似的临床症状表现。如呼吸系统动物模型以反复发作的慢性咳嗽、咳痰或伴有喘息为特征。消化系统动物模型以呕吐、腹痛、腹泻、便秘为特征。抑郁模型以情绪和行为障碍为特征。心血管系统动物模型以心肌缺血、心律失常、血压变化为特征。糖尿病动物模型以血糖升高、多食、多饮、多尿、体重减轻等为特征。结构效度指该模型具有与人类疾病相似或 相同的病理生理学改变,如呼吸系统动物模型的病理特点是支气管腺体增生,黏液分泌增多。抑郁模型应包括相似的交感神经系统反应模式、下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的反应性、脑内相关神经递质的类型和变化趋势等。预测效度是指该模型的表现及结构改变能够被经典有效的治疗药物逆转。
二、评估的方法技术
动物模型评价方法,指动物模型制备中采用的生理、生化和病理方法,包括行为、影像、生理生化和组织切片等技术和设备,仪器设备应满足模型评价的要求,指标完善,条件稳定,应获得国家行业学会的认证认可。与国际标准相衔接的人类疾病实验动物模型安全性应用评价标准,包括监督管理、处置措施、微生物菌株管理、细胞系描述、遗传分析、对环境和生态影响评估等。验证材料应包括阳性药物对其指标的证实效应,应在不少于三个不同实验机构获得证明;也可推动设立联合基金,开展第三方验证。评价指标体系要求基于模型制备三原则(表观效度、预测效度以及结构效度)对模型指标进行评价,其中包括整体行为特征、组织器官、细胞和分子等在内的指标评价体系。中医药实验动物模型应有相应的证候评价指标。
(一)临床体征的检测
动物血压、心率、呼吸频率、动脉血pH、动脉氧分压和二氧化碳分压、静脉血乳酸盐浓度以及血容量等指标。
(二)免疫学技术
如利用免疫标记技术和免疫酶技术等,检测动物模型的各种免疫指标。
(三)数字化病理分析技术
将计算机和网络应用于病理学领域,是一种现代数字系统与传统光学放大装置有机结合的技术。它借助全自动显微镜或光学放大系统扫描采集得到高分辨数字图像,再应用计算机对图像自动进行高精度、多视野、无缝隙拼接和处理,获得优质的可视化数据,以应用于动物模型病理学的各个领域。
(四)分子影像技术/活体荧光成像技术
是近年来发展起来的一种分子生物学检测技术,包括小动物PET/CT、小动物磁共振(MRI)、数字X射线摄影(digital radiography,DR)、小动物超声成像、小动物活体成像技术等,可直接监控生物体内肿瘤的生长及转移,动态观测肿瘤细胞的运动,甚至能够观察到小的转移灶,所得的数据真实可信。
(五)分子生物学技术
利用现代分子生物学方法,如聚合酶链式反应(PCR),逆转录PCR(RT-PCR),实时PCR(real-time PCR),DNA印迹法(Southern blotting),RNA印迹法(Northern blotting),蛋白质印迹法(Western blotting),等检测动物模型目的基因或蛋白的表达情况。
(六)行为学检测技术
利用行为学检测方法,如自主活动度检测技术、体能和协调运动检测技术、动物认知行为检测技术等评估动物模型是否成功建立。
(七)生物信息学技术
随着实验动物领域的数据越来越大,通过信息数据库以及信息化平台建设,可实现信息与资源共享。如小鼠基因组信息学(mouse genome informatics,MGI)、小鼠表型组学数据库(mouse phenome datebase,MPD)、小鼠肿瘤生物学数据库(mouse tumor biology datebase,MTD)及实验动物品系数据库。
三、评估的误差
动物与人毕竟是有差异的,相关疾病在人和动物身上表现的症状、发病的机制以及对药物的敏感性自然存在差异,如动物的生殖系统的结构、功能及生殖生理过程都不尽相同,雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠,但不能终止人的妊娠。应用动物模型进行实验研究只是一种外延法的间接研究,只可能在一个局部或几个方面与人类疾病相似。事实上,没有一种动物模型能完全复制出人类疾病的所有表现。因此,动物实验结论的正确与否,最终还必须在人体上得到验证。复制的动物模型一旦出现与人类疾病不同的情况,必须仔细分析其差异的程度,找出共同点,正确评估其应用价值。