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• 結合3R 原則的理念，動物試驗的替代方法主要包含法規測試與生醫研究兩大主軸。
• 生理系統的複雜性、替代方法的標準化流程、方法的可信度、法規訂定與推行的接受度，以及研究和測試所需消耗的時間及金錢花費成本，是目前推行及開發替代方法所面臨的困境。。
• 為了加速推行新的動物實驗替代方法，政府需鼓勵研究單位進行相關研究，同時搭配政策、教育及參與國際合作，讓臺灣加入國際行列。

長期以來，動物實驗在科學研究中扮演關鍵角色。從基礎生物醫學的機制研究、法規管理上的安全性評估，到新藥開發與測試，動物實驗確實為人類健康與環境保護做出重要貢獻。然而，隨著科技進步和動保意識提升，科學界開始積極尋求現行動物實驗的替代或改善方案，減少對動物實驗的依賴。

為什麼要尋求動物試驗的替代方案？

動物實驗雖然對科學研究與法規測試做出重要貢獻，但同時也引發社會對動物福祉的關注。利用實驗動物進行科學研究與測試時，若未能提供良好的飼育環境與管理、謹慎的實驗設計，以及實驗技術的最佳化，可能會造成動物痛苦，甚至使牠們不當犧牲。這不僅涉及動物使用的倫理問題，也可能影響數據結果的可信度。

近年來國際法規正朝向減少或禁止動物實驗的方向。例如歐盟（European Union, EU）於2013 年全面禁止使用動物測試化妝品與成分，臺灣與各國家也陸續跟進。此外，使用動物實驗的研究還面臨高成本與長耗時的挑戰，一項新藥從開發到上市可能需要耗費十多年、數十億元，以及數千隻實驗動物。然而動物試驗結果並不能完全反映人體的真實情形，這種不一致性源於物種間的生理差異、實驗設計限制，及試驗個體間變異等多重因素，導致藥品開發上市的平均成功機率往往低於10%。因此，探索既能達到研究目的又能減少動物使用和痛苦的替代方案，是當前科學界的重要課題。不僅為了因應國際趨勢、動物使用倫理和法規管理需求，更是為提升科研品質與可靠性。

什麼是動物試驗3R 原則? 與替代方案有什麼關係？

在討論動物試驗的替代方案時，不得不提到「3R原則」，3R 原則由英國生物學家羅素（William Russell）與同事伯奇（Rex Burch）於1959年提出，希望透過新方法減少實驗動物所承受的痛苦與不人道對待，促進動物實驗符合人道精神。1970 年代動物權利運動興起後，1978 年英國生理學家史密斯（David Smyth）在著作《動物實驗替代方法》（Alternatives to Animal Experiments）中首次提到「替代方法」，強調替代不應僅限於完全取代動物實驗， 還包括減少動物使用、改善實驗設計以提高數據再現性，以及降低動物在實驗過程中承受的痛苦。後來， 這一廣義觀點為替代方法的發展提供了新方向， 與3R 原則中的「減量」和「精緻化」結合，當今3R 原則成為了動物實驗研究與替代方法開發的重要指導方針。

• 替代（replacement）：以不需使用動物的工具與方法解決科學問題。
• 減量（reduction）：透過實驗設計與數據分析，在最大限度內減少動物的使用，並保持試驗的再現性與穩定性。
• 精緻化（refinement）：運用技術的創新或最佳化提升動物福祉。

替代方案於不同領域的應用

目前替代方法的應用可分為法規測試與生醫研究。法規測試的應用是評估化學物質是否會引起生物毒理或生態毒理效應，例如工業化學品、農藥及化妝品的安全性評估。生醫研究領域上，主要用於疾病研究、藥物開發以及精準醫療，讓研究人員在非臨床試驗時能夠更精確地評估候選藥物與醫材的安全與功效，也能夠降低進入臨床試驗後的失敗率。

法規測試的應用：
(1) 生物毒理評估

● 評估化學物質對皮膚、眼睛的刺激及腐蝕試驗

德萊茲動物試驗（Draize test）是針對皮膚和眼睛刺激測試的傳統方法，主要藉由觀察化學物質對兔子皮膚或眼睛造成的局部危害，以及這些損傷是否能於觀察期內恢復，來進行刺激性與腐蝕性評估的分級判斷。

目前主要的替代方法是以3D 培養技術重建人類皮膚角質上皮或人類角膜上皮模型，利用分析相對組織存活率進行危害鑑定。國際上已有許多生技公司開發3D 測試模型商品，臺灣工業技術研究院也利用3D 列印（ 3D printing）技術與組織工程開發人造3D 皮膚模組。

● 評估化學物質對皮膚的致敏性

早期用天竺鼠來測試化學品的刺激與誘發是否引起急性接觸性皮膚炎等過敏危害。後來開發減量的測試方法，則是利用小鼠局部淋巴結試驗，觀察T 細胞是否增加來判定皮膚致敏性。

目前替代方法強調危害結局路徑（adverse outcome pathway, AOP），以體外的化學試驗檢視皮膚致敏的機制中關鍵事件是否發生，再進行綜合性評估。包括化學品是否與蛋白質發生作用的直接肽反應試驗、皮膚角質細胞是否有被活化的螢光酶試驗，以及免疫樹突細胞是否趨向成熟的人類細胞株活化試驗等方法。另外，利用電腦模擬預測的資料也被列為參考，例如利用相似化合物數據預測新化合物毒性的定量結構──活性關係（quantitative structure–activity relationship, QSAR）進行分析。

(2) 生態毒理測試

● 化學物對水生環境的影響

早期通常以成魚為試驗對象來評估化學物質對水生環境的影響。

目前的替代方法是斑馬魚胚胎急毒性測試方法，藉由觀察斑馬魚胚胎暴露於化學物質期間是否出現死亡、心搏停止、卵黃囊水腫或體節發育異常等指標來測試。使用斑馬魚胚胎的優勢除了以非成體動物進行實驗，因此被歸類為非動物方法外，胚胎的透明性也有利於觀察；同時，因斑馬魚和人類之間的許多基因在演化上具有高度的保留性，也就是這些基因在功能和結構上與人類相比，擁有一定的一致性或相似性，所以利用斑馬魚胚胎進行的測試結果，與人類之間具有相關性。近年來，還有利用虹鱒的魚鰓上皮細胞株的測試方法，屬於完全不需使用動物的體外試驗。

● 化學物對水生環境生物發育影響

內分泌干擾測試對環境及人類健康至關重要。目前用來偵測內分泌干擾的替代動物方法主要是將螢光基因轉殖至特定的細胞株或是替代性物種細胞（非洲爪蟾、斑馬魚、日本稻田魚等），藉由觀察螢光反應，評估化學物質是否會影響生物體內分泌（雄激素、雌激素、類固醇或甲狀腺賀爾蒙）的正常功能。這樣的方法除了有助於了解化學物質對於魚類、兩棲類等環境中生物的發育影響，也能成為開發人類發育及生殖替代方法的重要指標。

(3) 生物相容性測試

● 藥劑或醫療器材是否使生物發熱

傳統的熱原試驗是在兔子身上注射以觀察發熱反應，以測試藥劑或醫療器材的材質是否會導致生物體溫度上升，以及材質是否含有汙染源。

目前替代方案為內毒素檢測，包括早期萃取鱟血製作的試劑， 近年由於鱟的資源有限，改用重組技術製造鱟血中重要的活性因子C〔註〕（ recombinant factor C, rFC ）取代；另外，單核球活化試驗（monocyte activation test, MAT）模擬人體免疫反應，藉由偵測免疫細胞產生的細胞激素證實熱原的存在。這些替代方法已被採用成為國際標準， 歐洲藥典委員會（ European Pharmacopoeia Commission） 會議也於去（2024）年正式廢除兔熱原試驗，將於今（2025）年7 月正式執行。

〔註〕當鱟血試劑（limulus amebocyte lysate, LAL）遇到內毒素時，會活化蛋白酶鱟因子C 並引發凝集作用，近期利用重組技術生產重組因子rFC就可以取代鱟血。

生醫研究的應用：
(1) 疾病模型
微生理系統與器官晶片能模擬人體組織或器官的體外微環境，為罕見疾病的研究提供新工具。