坦佩雷大学 Kampusareena 建筑外观与入口广场
坦佩雷大学 Hervanta 校园 Kampusareena,2024 年(Kotivalo / Wikimedia Commons;CC BY-SA 4.0)

采用进度与研究任务有关

2026 年 9 月 11 日,Lab Animal 发表来自芬兰、奥地利、意大利、荷兰、葡萄牙和挪威作者的 Perspective。文章讨论 NAMs 怎样从已有的毒理应用经验,进入更广泛的机制与转化研究。

安全性评价往往围绕明确的效应与决策展开,机制研究和治疗策略开发则需要回答多种生物学问题。作者认为,这种任务差异会影响新方法的采用速度。

人源方法能够帮助研究某些难以从其他物种推断的过程,也能呈现供者之间的差异。其科学价值既可能是回答既有试验的问题,也可能是提出原有模型不便回答的新问题。

先分解问题,再选择模型

作者建议在确定实验模型之前,先把疾病机制或药物作用问题分解。例如,肿瘤侵袭问题可能涉及细胞内变化、基质作用与组织间联系。

某一种 NAMs 通常针对选定的细胞、机制或功能。成熟状态、代谢、内分泌与远距离器官联系,因而需要根据实际研究目标分别考虑;这也为组合不同方法提供了理由。

人源模型本身还涉及供者同意和材料来源。原文指出,部分培养仍依赖动物来源血清或基质。材料组成也会影响批次差异与重复性。

用临床结局路径组织机制与模型资料

文章提出借助临床结局路径(clinical outcome pathways,COPs)选择和组合 NAMs。它从分子起始事件,经由细胞和组织层面的中间事件,联系到临床或疾病结局,以此梳理不同资料之间的关系。

这一思路借鉴不良结局路径(adverse outcome pathways,AOPs)在毒理学中的经验,但讨论对象不限于有害效应。治疗引起的变化与疾病相关结局,也可以按照机制关系联系起来。

作者将 COPs 与详细疾病图谱和定量系统药理模型区分。它主要是整理知识、选择方法和解释结果的框架。

多条 COPs 还可以通过共同的中间事件连接为网络。例如,糖尿病研究可以把肌肉、肝脏和脂肪组织的胰岛素抵抗路径联系起来,再对应高血糖或血管并发症,使局部模型之间的组合有明确的机制依据。

以心肌缺血再灌注损伤示范路径构建

图 1 以心肌缺血再灌注损伤展示原型路径:氧供应不足联系到心肌细胞线粒体复合物 IV 受抑制,随后是 ATP 耗竭、酸中毒和糖酵解增强。再灌注后的氧化损伤、细胞因子释放与免疫细胞参与进一步联系到成纤维细胞活化和纤维化,最终对应心脏收缩功能下降。

图中为这些环节配对不同资料:人诱导多能干细胞来源心肌细胞可用于线粒体功能、能量代谢和氧化应激测量;心肌与内皮细胞共培养及三维心脏组织可描述细胞间和组织层面变化;患者生物标志物、影像和临床结局则提供人体参照。

这条路径同时用于标明已有证据和资料缺口:现有模型可以研究哪些事件,哪些过程需要多种方法组合,以及哪些环节还缺少合适模型。

计算模型既可以描述局部代谢,也可以整合多个层面的信息。图中把由 NAMs 数据支持的多尺度虚拟心脏列为整合方向;各实验、组学和临床研究可以并行进行,再把结果放回路径中对应的位置。

人体参照与跨模型比较

文章建议以平行研究积累比较资料,但强调不同模型结果不一致时需要判断原因。差异可能来自物种生物学、模型本身或实验条件。

对于人源 NAMs,最终应以目标人体情境中的资料作为参照。现有动物资料可以在适当问题中帮助比较,但作者没有主张必须额外增加动物实验,才能评价每一种人源方法。

系统性综述与荟萃分析可以汇集不同研究中的比较信息,识别哪些任务适合扩大采用。

培训、共享资源与采用条件

作者把培训、基础设施、资金与学科间沟通列为重要条件。计算方法的应用尤其需要相关技能;新平台也可能要求持续调节和质量检查。

作者建议建立共享资源中心、开展操作培训,并加强工程开发者、临床研究者和模型使用者之间的数据与经验交流,使技术设计更贴近疾病研究问题。

文章还提到,论文评审和资助评估中仍可能存在增加动物验证的期待,研究者也可能担心 NAMs 研究缺乏竞争力。作者将这些制度和学术环境因素列为影响采用的重要障碍。

作为持续投入的例子,文章提及荷兰乌得勒支的 Ombion Centre for Animal-Free Biomedical Translation。该中心于 2025 年 7 月启动,获得荷兰国家增长基金 1.245 亿欧元支持,将研究、培训与方法采用纳入同一基础设施安排。

来源与延伸阅读

  1. Schaffert A, Ahluwalia A, Bajramovic JJ, et al. Finding a place for new approach methodologies (NAMs) in biomedical research. Lab Animal. Published 2026-09-11. doi:10.1038/s41684-026-01806-6. ↗

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