导言

在临床研究中，非人类主体的疾病模型构建，特别是啮齿动物，是非常重要的一部分，它可以帮助我们复制疾病，深入了解疾病的病因和病理生理学。但我们在完善科学认知的同时也要尊重动物权益和福利，保证动物伦理规范。

神经系统

神经系统是人体的控制中枢，负责传递信息给外周神经系统并控制身体的活动。它主要由大脑和脊髓组成，其中含有丰富的神经元。神经结构的精密性容易受到外界因素和内部炎症感染的损害，导致一系列中枢神经系统疾病，如帕金森、阿尔兹海默、肌萎缩性侧索硬化症、中风、抑郁症等，这些中枢神经系统疾病对患者的生活质量和日常功能产生严重影响。因此，构建合适的动物模型，通过观察动物的生理变化和反应，我们可以揭示细胞、组织和器官系统的运作方式，从而进一步提高对人体中枢神经系统疾病分子机制的认识。本文将重点阐述啮齿动物模型在中枢神经系统疾病中的最新研究、疾病药物的开发以及人道动物实验的基本考虑因素和遵循原则。

 

 

图1 神经系统的组成，各部分的位置，以及它所包含的主要免疫细胞 （图片来源：Xu J et al., Front. Immunol. 2022）

1. 帕金森

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）的病理特征是黑质多巴胺能神经元的退化，多发于65岁以上的中老年人群。PD主要影响脑部特定区域的神经元，这些神经元的损伤和死亡导致了运动控制功能的丧失。尽管具体的原因尚不清楚，但氧化应激、线粒体功能障碍、蛋白质聚集和细胞凋亡等被认为是导致神经元损伤和死亡的重要因素。过去科研人员对PD研究主要集中在基底节网络上，但最新的证据表明基底节以外的神经系统也与其发病机制有关。青岛大学的谢俊霞研究团队揭示了未定带ZI（Zona incerta）中GABA能神经元在6-OHDA诱导的PD小鼠模型中的作用，他们首先注意到ZI的GABA阳性神经元数量减少，然后通过化学遗传学/光遗传学激活/抑制GABA能神经元，发现抑制ZI的GABA能神经元后，正常小鼠出现运动障碍；化学遗传学/光遗传学激活神经元后，PD小鼠的运动行为得到显著改善，并增加纹状体中多巴胺的含量。药物治疗是PD的主要治疗策略。目前市面上常用的药物包括多巴胺促动药（如左旋多巴）、多巴胺受体激动剂、抗胆碱药物和单胺氧化酶抑制剂等。这些药物可在一定程度上减轻症状，但无法治愈PD。因此科研人员也在探索一些PD的新疗法，如干细胞治疗、基因疗法等。今年5月，睿健医药的人源多巴胺能前体细胞注射液NouvNeu001的IND申请已被国家药监局药品审查中心正式受理，其临床前的动物实验结果证实NouvNeu001能有效改善模型动物的帕金森行为障碍症状及生理生化指标。

 

2. 阿尔兹海默

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是最常见的神经退行性疾病，已经成为威胁人类晚年生活质量的主要疾病之一。β-淀粉样蛋白（amyloid-β，Aβ）的沉积、神经纤维缠结的形成、氧化应激和炎症反应以及突触功能障碍都会导致AD的发生。但需要指出的是，AD的发病机制非常复杂，目前仍有很多未知之处，对于AD的全面理解仍需进一步的研究和探索。

随着对AD神经生物学机制研究的不断深入，各种可能的发病机制相继被提出，如中枢胆碱能损伤学说、Aβ学说、tau蛋白学说等。近日，来自厦门大学的陈小芬教授和钟力副教授团队研究发现小胶质细胞中的TREM2受体可以通过结合补体蛋白C1q进而抑制AD大脑中的补体激活和补体介导的突触丢失，为理解TREM2在AD中的保护作用也提供了新机制见解。

AD目前的治疗多采用对症的综合治疗方式，旨在减轻衰退症状，延缓病情发展，但并不能真正起到治愈或预防作用。有关AD新疗法的研发正在火热进行中。2022年3月3日，一家临床阶段的基因治疗公司LEXEO Therapeutics宣布，AAV基因疗法LX1001在治疗APOE4纯合AD患者的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中获得积极数据。干细胞治疗也成为AD治疗的新思路，常用的干细胞包括间充质干细胞、神经干细胞和诱导多能干细胞等。治疗AD的抗体类药物也在今年迎来好消息。本月7日，美国食品药品监督管理局（FDA）宣布，完全批准AD新药lecanemab（仑卡奈单抗）上市，是20年来FDA首次完全批准的一款AD药物。本月18日，恒瑞医药公布了SHR-1707的最新研究进展，在中国与澳大利亚健康人中完成的单次剂量递增的I期研究结果显示SHR-1707的安全性和耐受性良好。

3. 肌萎缩性侧索硬化症 

肌萎缩性侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一种致命的神经退行性疾病，其发病过程累及连接大脑和脊髓的运动神经元，患者大脑失去对肌肉的控制能力从而导致瘫痪，呼吸衰竭而死亡。超氧化物歧化酶1（Superoxide dismutase 1，SOD1）基因突变产生毒性蛋白是学界普遍认可的ALS发病遗传因素之一。ALS发病还涉及C9orf72、ATXN-2、FUS等30多个基因的突变。目前针对ALS的治疗作用集中于抑制突变的毒性蛋白表达以及增强神经保护因子表达两个方面。

来自西班牙巴塞罗那科学技术学院的研究团队通过使用SOD1^G93A小鼠模型展示了ALS期间脊髓和脑干中的糖原积累，并证明了反应性星形胶质细胞中的糖原对神经毒性和ALS疾病进展起到了贡献作用。中山大学的彭英团队在SOD1^G93A转基因ALS小鼠模型中发现铁死亡被激活。

目前FDA已批准四款治疗ALS的药物，分别是抑制脑内神经递质释放的利鲁唑（riluzole）、清除自由基缓解氧化应激的依达拉奉（edaravone）、抑制内质网和线粒体应激来及减少神经元死亡的relyvrio以及治疗SOD1基因突变所致ALS的qalsody（tofersen）。除了上述药物外，各种新型疗法也在如火如荼的进行，诸如AAV基因疗法、Treg细胞疗法、抗体疗法都在稳步推进。

 

4. 中风

中风（Stroke），又称脑卒中，是一种突发性的脑血管疾病，通常由于脑血管的堵塞或破裂导致脑部供血不足而引起，分为缺血性中风和出血性中风。缺血性中风的发病率高于出血性中风，占脑卒中发病率的80%。

脑卒中研究中最常用的是啮齿类动物模型，这类模型成本低，操作方便，伦理标准完善，近年来转基因技术的发展也使小鼠模型具备了更多优势。常用的缺血性脑卒中动物模型有线栓模型、开颅手术模型、光化学栓塞模型、内皮素-1模型、血栓栓塞模型、球囊栓塞模型等。常用的出血性脑卒中模型有自体血注入法和胶原酶注入法。

针对脑卒中发病特点，临床上治疗急性缺血性脑卒中主要是改善供血，采取扩张血管、溶栓、调节血液循环、侧支循环建立、血管重构等，以恢复脑缺血区血液供应。另一方面是保护神经细胞功能及结构。截至目前，在卒中症状出现后的4.5小时内，使用组织凝血酶原激活剂t-PA进行血管再通，是FDA批准的唯一一款用于治疗急性缺血性脑卒中的药物，其他药物仍在研发中。今年4月，霍德生物开发的首个off-the-shelf细胞产品hNPC01获国家药监局药品审查中心IND受理。这款药物已完成临床前药学研究，包括24只猴子的药效实验以及主要的安评实验。

 

5. 抑郁症

抑郁症（Depressive disorder）是一种常见的心理障碍，表现为持续的、严重的抑郁情绪和对日常活动的兴趣丧失。目前导致抑郁症的确切分子机制尚不明确，暂无一种假说可以全面解释抑郁症的发病机制。

越来越多的证据表明，与免疫相关的基因在抑郁症的病理生理过程中发挥关键作用。韩国的Shin CY研究团队使用小鼠和人类研究相结合的方法，调查了基因表达、DNA甲基化和大脑结构变化在抑郁症病理生理中的可能联系，揭示了干扰素通路在抑郁症中的重要作用，并提示干扰素相关的USP18是一个潜在的候选靶点，通过转录组学数据和动物行为之间的相关性分析结果为增进对人类抑郁症的理解提供了新见解。南京大学医学院附属医院Cai CY等人对小鼠施加慢性不可预知性温和应激（Chronic unpredictable mild stress，CUMS），发现高强度间歇训练（High intensity interval training，HIIT）具有明显的抗抑郁作用。此外，还发现HIIT进一步增强了临床上经典抗抑郁药物氟西汀的抗抑郁作用。

现有的抗抑郁药物研发大多基于“单胺类神经递质假说”，目前针对假说研发的抗抑郁药物如5-羟色胺再摄取抑制剂（Selective serotonin reuptake inhibitors，SSRIs）、5-羟色胺及肾上腺素再摄取抑制剂(Serotonin and noradrenaline reuptake inhibitors，SNRIs)对部分亚型的抑郁症疗效差，在临床上有30%的患者显示对这些药物无效。Biogen和Sage Therapeutics联合开发的Zuranolone已于今年2月获FDA新药申请，并授予其优先审查权。Zuranolone是一种神经活性类固醇，可作为GABA-A受体的正变构调节剂，在临床研究中显示出对抑郁症状的快速改善。

动物实验的伦理考虑：动物实验在生物学和生物医学科学方面取得了巨大的进展，并为许多药物和治疗方法的发现做出了贡献。然而，这种实验也可能会给所涉及的动物带来伤害、痛苦和困扰。因此：
❖ 开始研究项目之前，实验应该经过充分、严谨的设计， 避免不必要地使用动物。
❖ 进行动物实验时，必须严格遵守相关伦理规则和法律，并且对使用动物进行研究项目时应该提供适当的理由，遵循替代、减少、优化和责任（Replacement, Reduction, Refinement, Responsibility）的“4R原则”。
❖ 相关部门需要建立监督机制和伦理审查程序，确保动物实验符合伦理规范和法律法规，实验项目应经过伦理审查委员会的审核，并定期进行复审和评估。