賀爭(zhēng)鳴 陳振文 代解杰 陳洪巖 李根平
(1.中國(guó)食品藥品檢定研究院,北京 102629;2.首都醫(yī)科大學(xué),北京 100069;3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所,云南昆明 650031;4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所,黑龍江哈爾濱 150069;5.北京市實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理辦公室,北京 100195)
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是人類遵循遺傳學(xué)原理在人工條件下培育或人為改造的一類具有高科技含量的特殊動(dòng)物,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的、支撐生命科學(xué)等研究領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性生物科技資源。資源增量建設(shè)是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力,也是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和大健康產(chǎn)業(yè)等國(guó)家戰(zhàn)略的重大需求。在科學(xué)研究呈現(xiàn)新的發(fā)展勢(shì)態(tài)下,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源建設(shè)面臨著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。我國(guó)野生動(dòng)物資源豐富,為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種增量建設(shè)提供了寶貴的基因庫(kù)。因此,要準(zhǔn)確把握野生動(dòng)物合理保護(hù)與科學(xué)利用的關(guān)系,科學(xué)利用野生動(dòng)物資源,以突破科學(xué)前沿、解決生物醫(yī)藥領(lǐng)域重大科學(xué)問(wèn)題和推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化為導(dǎo)向,運(yùn)用現(xiàn)代遺傳育種等核心技術(shù),著力推進(jìn)包括野生動(dòng)物在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化研究工作,不斷豐富實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源多樣性和基因結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的穩(wěn)步增量,重點(diǎn)解決實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源不足而難以對(duì)國(guó)家科技發(fā)展中的基礎(chǔ)性、重大和前沿科學(xué)問(wèn)題提供支撐的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文將對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種增量建設(shè)與野生動(dòng)物科學(xué)利用進(jìn)行深入探討。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為支撐國(guó)家科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、公益性和戰(zhàn)略性生物資源,在服務(wù)、推進(jìn)與引領(lǐng)生命科學(xué)基礎(chǔ)研究、現(xiàn)代生物技術(shù)創(chuàng)新和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域占有重要位置,并發(fā)揮著其他科技資源不可替代的作用。
在人類與疾病作斗爭(zhēng)的醫(yī)學(xué)發(fā)展史上,特別是一些波及全球的重大公共衛(wèi)生事件,如從2002—2003年嚴(yán)重急性呼吸綜合征(SARS)直至2019—2020年新冠肺炎(COVID-19),從探索發(fā)病原因和機(jī)制到篩選和研發(fā)有效藥物和疫苗,最終尋找到有效的治療方法而戰(zhàn)勝疾病,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為“人類替身”直接參與到各項(xiàng)醫(yī)學(xué)科研之中,已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)發(fā)展的核心要素,在醫(yī)學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)扮演著重要載體。這也是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的核心價(jià)值和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)人類健康和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的奉獻(xiàn)[1-2]。
美國(guó)、日本和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源作為科技創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)提升到國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略高度,并采取有力措施推動(dòng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源建設(shè)呈加速發(fā)展態(tài)勢(shì),使其成為提升本國(guó)或本地區(qū)科技創(chuàng)新能力的重要載體。多年以來(lái),針對(duì)具有重要應(yīng)用潛質(zhì)和我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)的動(dòng)物(包括野生動(dòng)物、農(nóng)用動(dòng)物等),我國(guó)通過(guò)科技立項(xiàng)支持開(kāi)展實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種培育研究,特別是通過(guò)野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化和遺傳育種等關(guān)鍵技術(shù)研究,提升了我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源自主研發(fā)能力,創(chuàng)制了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和獨(dú)特生物學(xué)功能的新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種。但從實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源整體水平上看,我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)仍存在較大差距。因此,把握國(guó)家科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì),持續(xù)提高對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源增量研究的支持水平,推進(jìn)以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種創(chuàng)制增量為重點(diǎn)的科技項(xiàng)目研究,不僅是生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)?shí)驗(yàn)動(dòng)物資源建設(shè)提出的迫切需求,也是提高國(guó)家科技水平、增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的必然要求。
“九五”期間,“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型培育和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究”作為“九五”國(guó)家科技攻關(guān)課題列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)條件研究與開(kāi)發(fā)”[3]。這是科技部主管實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作后第一個(gè)國(guó)家級(jí)科研課題,研究?jī)?nèi)容涉及小型豬、東方田鼠、轉(zhuǎn)基因小鼠、灰倉(cāng)鼠的標(biāo)準(zhǔn)化以及冷凍胚胎保存技術(shù)等,由此開(kāi)啟了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種研發(fā)與應(yīng)用的快速發(fā)展進(jìn)程[4]。在“十五”至“十三五”期間,通過(guò)國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、“重大新藥創(chuàng)制”和“艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治”科技重大專項(xiàng)、“十三五”畜禽重大疫病防控與高效安全養(yǎng)殖綜合技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)專項(xiàng)以及省部會(huì)商項(xiàng)目和各地方科技計(jì)劃等項(xiàng)目的實(shí)施,開(kāi)展了包括樹(shù)鼩、長(zhǎng)爪沙鼠等33 個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種的研究,并在人工馴化和建立種群的基礎(chǔ)上,制定遺傳學(xué)、微生物學(xué)和生物學(xué)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種僅有8 種(小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、家兔、犬、非人靈長(zhǎng)類、SPF雞),而現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種有了顯著增加(表1),豐富了我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因資源,進(jìn)一步提升了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為科技基礎(chǔ)條件對(duì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略的技術(shù)支撐和保障能力。
在新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種建立的同時(shí),應(yīng)用方面也取得顯著成果。裸鼴鼠是至今為止在嚙齒類動(dòng)物中唯一被證實(shí)對(duì)腫瘤有超強(qiáng)級(jí)免疫力的動(dòng)物,它可通過(guò)p16Ink4a等信號(hào)通路嚴(yán)格控制細(xì)胞過(guò)量增殖,能有效地防止細(xì)胞癌變,有望作為一種少有的腫瘤抗性動(dòng)物模型[5-6]。為攻克治療糖尿病這一世界性難題,各國(guó)專家都進(jìn)行了大量研究,公認(rèn)胰島移植是安全有效的治療方法,臨床證明從移植人體的胰島細(xì)胞到患者體內(nèi)效果明顯。然而,人源性器官供體極端匱乏,能夠得到同體(即人體)胰島移植的數(shù)量極為有限,能被拯救的患者人數(shù)少之又少。為突破胰島移植供體匱乏的“瓶頸”,中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院王維教授團(tuán)隊(duì)選擇移植豬胰島進(jìn)行了有益的嘗試。經(jīng)過(guò)十幾年的努力,篩選和建立了適合用于異種移植、符合WHO標(biāo)準(zhǔn)并安全有效的醫(yī)用級(jí)小型豬種群,在利用豬胰島移植治療人類Ⅰ型糖尿病的臨床研究中取得重大進(jìn)展[7]。
表1 關(guān)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種培育的部分國(guó)家和地方科技項(xiàng)目/課題
與此同時(shí),為推動(dòng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種的應(yīng)用,在種群建立的基礎(chǔ)上制定了動(dòng)物質(zhì)量和相關(guān)條件標(biāo)準(zhǔn)[8],包括長(zhǎng)爪沙鼠、東方田鼠、喜馬拉雅旱獺、雪貂、樹(shù)鼩、狨猴、史賓格犬、貓、小型豬(西雙版納小耳豬、貴州小型豬、廣西巴馬小型豬、實(shí)驗(yàn)用合作小型豬、五指山小型豬)、水生實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(斑馬魚(yú)、劍尾魚(yú)、紅鯽)和農(nóng)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(豬、牛、羊、鴨子)等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種。這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施,標(biāo)志著我國(guó)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種的標(biāo)準(zhǔn)化工作方面取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。同時(shí),也進(jìn)一步完善了我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)體系,為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種的生產(chǎn)與應(yīng)用、質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)、行政許可和監(jiān)督管理提供了法定依據(jù)和技術(shù)支撐。
我國(guó)野生動(dòng)物資源非常豐富,僅脊椎動(dòng)物就達(dá)4 400 多種,約占世界總數(shù)的10%以上[9]。野生動(dòng)物是生物多樣性的重要組成部分,在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位,維系著生物鏈完整和生態(tài)平衡[10]。
我國(guó)對(duì)野生動(dòng)物資源保護(hù)工作非常重視。 2016年7月2日,在第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十一次會(huì)議上,通過(guò)了《中國(guó)人民共和國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)法》的第三次修正,對(duì)保護(hù)、發(fā)展和合理利用野生動(dòng)物資源,維護(hù)生態(tài)平衡,改善自然環(huán)境,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展意義重大[9,11-12]。2020年,北京、廣東等地依據(jù)《野生動(dòng)物保護(hù)法》,通過(guò)市人大常委會(huì)審議公布實(shí)施了地方的《野生動(dòng)物保護(hù)管理?xiàng)l例》[13-14],將野生動(dòng)物保護(hù)管理工作納入生態(tài)文明建設(shè)考核體系,細(xì)化了分級(jí)分類保護(hù)機(jī)制,強(qiáng)化野生動(dòng)物棲息地管理,加大了對(duì)違法行為的處罰力度。另外,國(guó)務(wù)院和有關(guān)政府部門先后發(fā)布實(shí)施了《中華人民共和國(guó)瀕危野生動(dòng)植物進(jìn)出口管理?xiàng)l例》《中華人民共和國(guó)陸生野生動(dòng)物保護(hù)實(shí)施條例》《中華人民共和國(guó)水生野生動(dòng)物保護(hù)實(shí)施條例》《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物馴養(yǎng)繁殖許可證管理辦法》等管理文件[15]。我國(guó)作為《貿(mào)易公約》(也稱華盛頓公約或CITES公約)的締約國(guó),理應(yīng)承擔(dān)和遵守對(duì)該公約附錄Ⅰ和附錄Ⅱ中所包括的野生動(dòng)植物種的保護(hù)和管理責(zé)任。
動(dòng)物基因資源的擁有量是衡量一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)國(guó)力的重要指標(biāo)之一,是人類生存和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源[10,16]。如何在野生動(dòng)物資源合理保護(hù)的基礎(chǔ)上科學(xué)地利用,對(duì)維護(hù)我國(guó)生物多樣性、生態(tài)安全以及人類健康等都具有十分重要的意義。在《野生動(dòng)物保護(hù)法》多個(gè)條款中對(duì)科學(xué)利用野生動(dòng)物作出了明確的規(guī)定,如“第四條 國(guó)家對(duì)野生動(dòng)物實(shí)行保護(hù)優(yōu)先、規(guī)范利用、嚴(yán)格監(jiān)管的原則,鼓勵(lì)開(kāi)展野生動(dòng)物科學(xué)研究,培育公民保護(hù)野生動(dòng)物的意識(shí),促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展”[11]?!暗诙鍡l 國(guó)家支持有關(guān)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)因物種保護(hù)目的人工繁育國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物”[11],“第二十六條 人工繁育國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物應(yīng)當(dāng)有利于物種保護(hù)及其科學(xué)研究”[11]。從人類醫(yī)學(xué)科學(xué)發(fā)展史上看,在針對(duì)諸多人獸共患疾病以及人類重大傳染病的研究中,科學(xué)利用野生動(dòng)物或通過(guò)野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作培育的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種,對(duì)解碼人類疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程、研發(fā)疫苗和篩選新藥、探索新的治療方案等均顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。
隨著我國(guó)科技創(chuàng)新的深度發(fā)展,特別是面對(duì)生命科學(xué)基礎(chǔ)研究對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種豐富化提出的新需求,如何在依法保護(hù)的基礎(chǔ)上科學(xué)利用野生動(dòng)物資源,通過(guò)人工馴化和種群生物學(xué)等技術(shù)而使其成為可利用的科技資源,是當(dāng)前需要我們面對(duì)和解決的問(wèn)題。我國(guó)許多野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究起步于20 世紀(jì)60年代末[17-19],如通過(guò)人工馴養(yǎng)繁殖建立了樹(shù)鼩種群,利用HCV慢性感染患者血漿感染樹(shù)鼩,研究樹(shù)鼩感染病毒核酸量、感染后不同時(shí)間以及HCV病毒的存在與復(fù)制的關(guān)系[20],從而彌補(bǔ)其他動(dòng)物如嚙齒類動(dòng)物和禽類動(dòng)物病毒性肝炎模型的不足。1978年和1985年,浙江省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心和首都醫(yī)科大學(xué)的學(xué)者分別從內(nèi)蒙古捕捉野生長(zhǎng)爪沙鼠[20-22],通過(guò)長(zhǎng)期的人工馴化和遺傳育種,建立了特性穩(wěn)定、繁殖性能高的長(zhǎng)爪沙鼠封閉群和腦缺血模型高發(fā)封閉群,作為疫苗制備的生產(chǎn)基質(zhì),在我國(guó)乙類法定傳染病流行性出血熱的防控、病毒的基礎(chǔ)研究等方面發(fā)揮了重要作用[23]。首都醫(yī)科大學(xué)經(jīng)近10年的定向選育,成功培育出長(zhǎng)爪沙鼠腦缺血模型近交系[24-25],使先天性腦血管Willis環(huán)缺失率由40%左右提高到76.62%,局部腦缺血模型成功率達(dá)到88.89%。經(jīng)過(guò)20 代全同胞近親繁殖,培育了自發(fā)性長(zhǎng)爪沙鼠Ⅱ型糖尿病模型近交系[26-27],具有空腹血糖升高、糖耐量受損、胰島素抵抗、多器官病變和多個(gè)糖尿病相關(guān)基因表達(dá)異常等糖尿病典型特征,其糖尿病特征模型比率達(dá)到60%左右。因上述模型在Willis環(huán)變異缺失的特性,因此在腦血管發(fā)育和腦缺血研究中具有獨(dú)特價(jià)值,也為相關(guān)疾病的發(fā)生機(jī)制、藥物研發(fā)與評(píng)價(jià)等諸多研究提供新的實(shí)驗(yàn)材料[28]。東方田鼠是目前所知的唯一對(duì)血吸蟲(chóng)感染有抗性的嚙齒動(dòng)物,通過(guò)東方田鼠的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究,建立了標(biāo)準(zhǔn)化的東方田鼠種群并開(kāi)展抗日本血吸蟲(chóng)抗性基因等的基礎(chǔ)性研究,為日本血吸蟲(chóng)病的研究與控制提供了新的研究思路和實(shí)驗(yàn)?zāi)P蚚29]。
在野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種增量和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的基因多樣性是一項(xiàng)基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性科技工作,在國(guó)家科技發(fā)展計(jì)劃中應(yīng)提前規(guī)劃和全面部署。早在1997年,原國(guó)家科委聯(lián)合農(nóng)業(yè)部等部門共同發(fā)布了《關(guān)于“九五”期間實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展的若干意見(jiàn)》,確定了“九五”期間我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展重點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)[3]。2012年科技部制定了《科研條件發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》,提出“進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心及種源基地建設(shè)和發(fā)展,……以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工程(技術(shù))中心建設(shè)”[30]和“加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種(品系)、動(dòng)物模型的研究和我國(guó)優(yōu)勢(shì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”。2016年在《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中,在“提升科研條件保障能力”方面明確提出“開(kāi)展實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源和新品種培育,加快人源化和復(fù)雜疾病動(dòng)物模型創(chuàng)制與應(yīng)用,新增一批新品種、新品系,資源總量接近發(fā)達(dá)國(guó)家水平;開(kāi)展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)新技術(shù)和新設(shè)備開(kāi)發(fā),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè),為人類健康和公共安全提供有效技術(shù)保障”[31]。為此,以滿足國(guó)家科技創(chuàng)新發(fā)展需求和解決重大科學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向,如何利用我國(guó)具有重要應(yīng)用潛質(zhì)的野生動(dòng)物資源,開(kāi)展馴化、育種、保存及標(biāo)準(zhǔn)化研究,培育具有我國(guó)自有的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物特色品種,從加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源基礎(chǔ)實(shí)力層面上提高對(duì)國(guó)家科技發(fā)展的保障能力,是當(dāng)前需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。下面針對(duì)我國(guó)野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作的特點(diǎn),提出我們的思考和想法。
《野生動(dòng)物保護(hù)法》和相關(guān)行政法規(guī),以及《野生動(dòng)物保護(hù)管理?xiàng)l例》等地方法規(guī)和規(guī)章,是野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作不可逾越的“法律紅線”。在總結(jié)我國(guó)過(guò)去幾十年野生動(dòng)物保護(hù)實(shí)際情況和借鑒國(guó)際上有關(guān)法規(guī)的基礎(chǔ)上,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了由原林業(yè)部、農(nóng)業(yè)部制定的《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》(以下簡(jiǎn)稱“《保護(hù)名錄》”)[32]。新修訂的《野生動(dòng)物保護(hù)法》規(guī)定,《保護(hù)名錄》每5年進(jìn)行修訂和調(diào)整。除此之外,各省、自治區(qū)、直轄市也制定了本地區(qū)的野生動(dòng)物名錄,如《北京市一級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》[33]和《北京市二級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》(以下簡(jiǎn)稱“《名錄》”)[34]。《名錄》的頒布將對(duì)這些野生動(dòng)物的保護(hù)提升到了法律的高度,規(guī)范了利用野生動(dòng)物開(kāi)展相關(guān)科學(xué)研究的行為。我國(guó)幅員遼闊,地貌復(fù)雜,氣候多樣,野生動(dòng)物的分布具有明顯的地域性。因此,為豐富實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因多樣性而開(kāi)展野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作時(shí),不僅要嚴(yán)格遵守《野生動(dòng)物保護(hù)法》,而且要注意本地區(qū)野生動(dòng)物保護(hù)管理有關(guān)規(guī)定和野生動(dòng)物保護(hù)名錄。
作為《貿(mào)易公約》的締約國(guó),我國(guó)應(yīng)遵守其相關(guān)規(guī)定,如近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物——樹(shù)鼩已作為受管制國(guó)際貿(mào)易的物種列入該公約,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源保存與共享、開(kāi)展國(guó)際合作研究和學(xué)術(shù)交流時(shí)應(yīng)給予特別注意。
野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作的根本目的就是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源多樣性和基因型的多樣性,為解決生命科學(xué)等領(lǐng)域重大科學(xué)問(wèn)題提供更加適用的實(shí)驗(yàn)材料。因此,瞄準(zhǔn)制約人類基因組功能、疾病發(fā)生機(jī)制與防治技術(shù)、新藥創(chuàng)制與安全評(píng)價(jià)等研究的重要基因,針對(duì)目前已有的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源不足造成的“關(guān)鍵”相關(guān)基因“缺位”的現(xiàn)狀,應(yīng)該有步驟和系統(tǒng)化地開(kāi)展野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作。
回顧和總結(jié)國(guó)內(nèi)野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的研究模式,更多的是根據(jù)觀察到的不同物種野生動(dòng)物具有獨(dú)特的生理結(jié)構(gòu)和/或生物學(xué)特性,據(jù)此結(jié)合要研究的內(nèi)容定向開(kāi)展實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的培育。在科技發(fā)展的今天,我們有了更加有效、更加便捷的技術(shù)方法來(lái)直接瞄準(zhǔn)決定動(dòng)物復(fù)雜性狀的多個(gè)基因以及調(diào)控機(jī)制進(jìn)行深入研究,對(duì)那些在基因組水平上還沒(méi)有參考序列的野生動(dòng)物物種,采用高通量二代測(cè)序技術(shù)以獲得該物種的全基因序列,通過(guò)針對(duì)某一(些)表型(如疾病)相關(guān)基因表達(dá)程度的研究,有目的地追蹤分子標(biāo)記顯示的信息和定性數(shù)據(jù),為后續(xù)關(guān)鍵基因功能研究和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種培育奠定基礎(chǔ)。同時(shí),還需實(shí)現(xiàn)從生物學(xué)特性的一般描述轉(zhuǎn)向行為、生理、生化、基因組序列的整合研究,從單一分支研究向多領(lǐng)域聯(lián)合研究的轉(zhuǎn)變,加快野生動(dòng)物資源有效基因的利用。開(kāi)展野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究工作,在目前已有的資源動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化技術(shù)和基因工程技術(shù)基礎(chǔ)上,需融入生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)這兩個(gè)學(xué)科的基本理論和技術(shù),并將其作為基本思想方法和實(shí)踐工具。其中包含以下3 方面的內(nèi)容:一是基因序列和遺傳信息的測(cè)定、表達(dá)與調(diào)控機(jī)理等,研究該動(dòng)物物種遺傳基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及遺傳語(yǔ)言的本質(zhì)規(guī)律,通過(guò)基因組的測(cè)定和分析,發(fā)現(xiàn)種群遺傳結(jié)構(gòu),揭示該物種動(dòng)物用于解釋人類生命本質(zhì)的遺傳語(yǔ)言“可靠性”,為從動(dòng)物研究結(jié)果外推到人類疾病內(nèi)在規(guī)律的描述“真實(shí)性”奠定基礎(chǔ)。二是通過(guò)在細(xì)胞、組織、器官和生物體整體水平上研究結(jié)構(gòu)和功能各異的各種分子及其相互作用[35],利用系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)描述新品種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物各種生理復(fù)雜性狀相關(guān)功能基因或基因家族,以及對(duì)環(huán)境改變的表型響應(yīng)行為學(xué)和生物學(xué)功能。生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的應(yīng)用,不僅為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種增量建設(shè)與應(yīng)用帶來(lái)革命性進(jìn)步,而且對(duì)野生動(dòng)物通過(guò)人工馴化后而保留特色基因具有重要的意義[10]。
野生動(dòng)物的生存環(huán)境和食性特點(diǎn)等因素決定其自身攜帶諸多病原體的必然性。野生動(dòng)物源性人獸共患病病原體已成為引發(fā)人類新發(fā)傳染病的重要原因,如艾滋病、埃博拉病、鼠疫、SARS非典肺炎、新冠肺炎等疾病都與野生動(dòng)物有著密切的關(guān)系[36]。由于野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作可能使人類與野生動(dòng)物的接觸機(jī)會(huì)更多且密切,大大增加了接觸野生動(dòng)物感染病原體的概率,這就需要我們?cè)谝吧鷦?dòng)物馴化和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化培育過(guò)程中給予高度注意。已有結(jié)果說(shuō)明,野生動(dòng)物攜帶病原體種類之多超過(guò)我們的想象,如在國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“人獸共患病感染動(dòng)物模型技術(shù)研究及我國(guó)特有野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化(2009BAI83B00)”的研究中,采用分離培養(yǎng)結(jié)合TaqMan MGB探針實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法對(duì)在人工條件下飼養(yǎng)的灰倉(cāng)鼠進(jìn)行細(xì)菌和真菌檢查,共檢出12 個(gè)科21 個(gè)屬48 個(gè)種179 株細(xì)菌和7 個(gè)屬60 株真菌,其中就包括可引起人獸共患病的空腸彎曲菌、肺炎鏈球菌等近20 種細(xì)菌以及煙曲霉、黑曲霉白假絲酵母等14 種真菌[37-38]。
在2020年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)生物安全法》[39]中,明確“國(guó)家加強(qiáng)對(duì)生物技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用活動(dòng)的安全管理”的規(guī)定,強(qiáng)調(diào)“國(guó)家保護(hù)野生動(dòng)物,加強(qiáng)動(dòng)物防疫,防止動(dòng)物源性傳染病傳播”。野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化屬于生物技術(shù)研究范疇,其過(guò)程需特別注意防止動(dòng)物源性病原體引發(fā)的重大新發(fā)突發(fā)傳染病,由此危及公眾健康和環(huán)境安全。為了科學(xué)目的而需要捕獲野生動(dòng)物時(shí),應(yīng)按照《中華人民共和國(guó)動(dòng)物防疫法》及《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》等嚴(yán)格落實(shí)隔離檢疫措施,以避免發(fā)生人獸共患疾病。在非人靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)過(guò)程中,為擴(kuò)大種群或維系種群遺傳品質(zhì),會(huì)從自然界捕獲野生動(dòng)物作為新種源,此時(shí)必須進(jìn)行隔離飼養(yǎng)和全面檢疫,以防止野生動(dòng)物攜帶的傳染性病原體侵入而引起疾病暴發(fā)流行?;趧?dòng)物種群生物學(xué)和種群基因組學(xué)理論體系的指導(dǎo),在建立有效保障野生動(dòng)物特色基因穩(wěn)定遞呈的繁育體系基礎(chǔ)上,應(yīng)結(jié)合密閉物理隔離、壓強(qiáng)、空氣過(guò)濾等阻斷微生物技術(shù),剖腹產(chǎn)、抗生素及滅活疫苗等生物凈化技術(shù)和定期監(jiān)測(cè)及淘汰陽(yáng)性個(gè)體制度,避免發(fā)生人類感染和環(huán)境污染,這對(duì)野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作順利進(jìn)行至關(guān)重要。
按照標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量合格是對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物能夠作為科技資源的基本要求[19]。在科技項(xiàng)目支持下已完成野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作并初步應(yīng)用于科學(xué)研究中的動(dòng)物。大倉(cāng)鼠、裸鼴鼠、果蠅、諸氏鯔蝦虎魚(yú)、稀有鮈鯽等還未制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及品種(品系)鑒定技術(shù)規(guī)范,在一定程度上影響了這些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種的推廣應(yīng)用[19]。因此,為破解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源種類數(shù)量不足而難以適應(yīng)科技創(chuàng)新快速發(fā)展需求的瓶頸,應(yīng)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種種群建立與標(biāo)準(zhǔn)研究同步進(jìn)行,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源建設(shè)成果在我國(guó)科技發(fā)展中快速轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)也是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行政許可管理的技術(shù)支撐,標(biāo)準(zhǔn)的研究制定與執(zhí)行為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種應(yīng)用和科學(xué)監(jiān)管提供了依據(jù)和保障。
標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量提出的技術(shù)法規(guī),直接代表著國(guó)家對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量的要求。隨著國(guó)際科技合作發(fā)展的大趨勢(shì),特別是生命科學(xué)和生物技術(shù)研究領(lǐng)域的國(guó)際合作帶動(dòng)了與其發(fā)展密不可分的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技合作與學(xué)術(shù)交流,使我們必須重新審視實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制要求。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不能僅僅限于微生物、寄生蟲(chóng)和遺傳等內(nèi)容,而應(yīng)將生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的內(nèi)容和要求納入標(biāo)準(zhǔn)體系。除了“身體健康”的理念和基本要求外,還需要將滿足“精神愉悅”的福利倫理作為評(píng)價(jià)動(dòng)物質(zhì)量不可或缺的內(nèi)容納入標(biāo)準(zhǔn)。這既是發(fā)達(dá)國(guó)家為提升科技競(jìng)爭(zhēng)力而展示出的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略,也是國(guó)際上一直推崇和秉持的“全面健康”理念的具體實(shí)踐。
設(shè)施設(shè)備是野生動(dòng)物人工馴化和種群建立的基礎(chǔ)條件,直接關(guān)系到野生動(dòng)物生活習(xí)性、行為學(xué)的適應(yīng)與改變,也是影響動(dòng)物福利的重要因素[40-41]。因此,根據(jù)野生動(dòng)物生物學(xué)特性和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的要求,在綜合分析我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育設(shè)施建設(shè)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研究提出野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的動(dòng)物設(shè)施基本要素和特殊要求等,開(kāi)發(fā)集成自動(dòng)化操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)化和智能化管理系統(tǒng)等安全、功能獨(dú)特、使用方便的新型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施、專用飼養(yǎng)設(shè)備和相關(guān)用品,也是野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作中需要關(guān)注和解決的問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因資源增量建設(shè)是“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”和“健康中國(guó)”兩個(gè)國(guó)家重大戰(zhàn)略發(fā)展需求對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技工作提出的迫切要求。在科技項(xiàng)目的支持下,經(jīng)過(guò)幾代科技工作者的不懈努力,我國(guó)在資源動(dòng)物的馴化和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化研究、開(kāi)發(fā)以及保存與利用方面取得了較大進(jìn)展,一些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種已在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究、生物技術(shù)創(chuàng)新和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中顯示出重要的作用。但從總體上講,我國(guó)在野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的技術(shù)方面還處于經(jīng)驗(yàn)性傳承和實(shí)驗(yàn)性摸索階段,缺乏成熟的基礎(chǔ)理論體系指導(dǎo)[20]。因此,應(yīng)重視多領(lǐng)域的跨界合作、多學(xué)科的交叉與滲透,將相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究的豐碩成果應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)科,重視已有經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)到理論升華,并在此基礎(chǔ)上建立和完善具有實(shí)踐工作基礎(chǔ)支撐的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因資源研究理論體系,將野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作提升到一定高度,為我國(guó)生命科學(xué)等科技領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障[20]。