動物模式與醫學研究

蔡倉吾、黃水坤

近代生物與臨床醫學的進步，使得許多人類或是動物疾病得以控制，而在與生命科學有關的研究過程中，實驗動物應用是扮演著很重要的角色。二十世紀以來，人類的健康狀態與生活品質的提昇，事實上有須多因素是受惠於過去動物實驗研究的成果。

早在十八世紀Dr. Edward Jenner觀察到擠奶女工偶而在手出現水泡病變，並推測可能是因為擠奶時接觸奶頭與牛奶而受到牛痘感染所引起。更進一步又發現擠奶女工中，少有人被當時在英國流行的惡性天花侵犯，他利用牛痘病變的滲出液注射到人類發現可以對抗天花感染，這可說是第一個應用動物模式成功的例子。另外，大約在同時代，俄國科學家Dr. M.A. Novinsky首先發現花柳腫瘤可以在狗之間相互傳染，可惜他未能進一步探就是何因子引發腫瘤疾病，這可以說是許多沒有成功的動物模式例子之一。

到了十九世紀初Dr. Robert Koch觀察到天竺鼠對於結核病有很高的感受性，並且發現結核桿菌與結核病的關係，他並且提出假說，認為有感受的動物模式可以用來作傳染病的研究。

從綿羊與牛炭疽病和狗狂犬病的研究中Dr. Louis Pasteur發現綿羊，牛與狗若分別使用減毒炭疽與狂犬病病毒免疫，可以抵抗此兩病原感染，選擇有感受性的動物作研究是他實驗成功的因素。

十九世紀末Dr. Theobald Smith在牛感染原蟲性德州熱的研究中，發現該病是以昆蟲當媒介而傳佈。接著Dr. Bruce亦發現瘧疾原漿體是經蚊蟲作為媒介傳佈。Dr. Raymond A. Kelser則是利用馬與天竺鼠作研究，而率先發現馬腦脊髓炎病毒是靠蚊蟲為媒介而傳播。

Dr. Laidlaw與Duncan利用貂對犬瘟熱病毒的高感受性來研究呼吸道疾病。Dr. Shope, Andrews與Smith等學者則利用貂與鼷鼠來研究感冒病毒。貂對於人類A型感冒病毒的高感受性，使得當時感冒病毒的研究有許多重大的發現，也因此開啟病毒性呼吸道疾病研究的新紀元。以上例子是先由動物傳染病的發現，再擴及對人類相似疾病的研究，所以具感受性的動物模式，對於了解人類傳染病是很重要的。

我們也可以應用動物疾病研究得到的知識，來解釋或更進一步研究與預防人類疾病，例如一種發生於綿羊的慢性神經機能性疾病－癢病（Scrapie），得病綿羊會抓皮膚癢處，出現運動失調，麻痺以致死亡，這種疾病可能是早在二百年前就存在蘇格蘭的Suffolk種綿羊，而且被認為是遺傳性疾病，直到40年代，才被證明是傳染病，因為本病的潛伏其長達二年以上，這樣的特性，名為”Slow virus”的致病因子的概念被提出，亦即發病時間長，檢視得病動物的組織，可以發現很特殊的病變，但是在電子顯微鏡下，卻無法證明有病毒顆粒存在。

另一方面Dr. Carlton Gadjusek在新幾內亞的原住民部落，發現稱為”Kuru”的疾病，其特徵是神經障礙，有海綿樣腦病變最後麻痺死亡，而且也是被認為具有遺傳性。Dr. Hadlow注意到綿羊癢病與人類Kuru病病變的相關性，並且推測是源於人類的某種物質被引進綿羊經長時間的潛伏期後使綿羊發病。Dr. Gadjusek接著將病人腦細胞注射於黑猩猩腦內，經過1-7年後，可以發生與Kuru病相同的症狀與病變，經由這些研究累積所得到的知識，知道本病具傳染性，所以勸導新幾內亞原住民，改變祭典中食用病亡親屬的傳統習俗後，使得Kuru病發生率減低。

許多動物的遺傳性疾病表現出與人類疾病相似的特徵，因此視為很好的動物模式，例如：狗血友病，在狗作血友病的研究，不僅讓我們得到有關血友病病因與治療的知識，也提供了要如何照顧血友病病患的經驗。

癌症、愛滋病、糖尿病、心臟血管病等，是嚴重威脅現代人類健康的疾病，而與這些疾病有關的各種動物模式，更是為此等疾病研究的重要工具。除了由傳統的由動物自然發生的疾病中尋找，或以藥物誘發來作為動物模式外，也利用生物技術，如基因轉殖或基因剔除方法開發出特定基因缺失的動物，以作為人類特定疾病的動物模式。這種的動物模式，有別於以往的，是可以使用更擬人類疾病化的動物個體來研究疾病的發生機轉與治療效果評估。在生物醫學研究中，試管內（in vitro）實驗可以是為點的研究，而活體（in vitro）實驗則是兼顧點與麵甚至是立體的研究，兩者應該並重，否則就不足以呈現研究的完整性，而要達到這樣的層次，借助適當的動物模式作實驗是非常重要的步驟。

（*本文部分內容摘自American Journal of Pathology 101(33):S3-S9(1980)）