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2023-11-15另類實驗動物選項:利用臺灣獼猴進行醫學研究?
503 期
Author 作者
邱國平/玉山生醫科技股份有限公司董事長
在這病毒、細菌肆虐、百病橫生的時代,人類仰賴多種實驗動物輔助新藥測試與疫苗開發。在進入臨床人體試驗之前,經常需經過非人類靈長類動物(non-human primate, NHP)試驗,獼猴就是其中一種實驗動物。獼猴在人類疾病的研究上有不容忽視的重要地位,例如美國作為醫學研究最為先進的國家,就有七個靈長類研究中心分散於數州,所使用的獼猴為數不少。最近數十年臺灣動物保育有一定程度的進展,使得臺灣獼猴(Macaca cyclopis,圖一)的數量激增,較無生存的危機。考量到未來的醫學研究需求,是否有機會善用既存的獼猴資源於醫學研究、保障國人健康,是一個值得思考的議題。本文接下來將提供最近國際上在這方面的發展現況,提供給科學界、企業界與政府相關部門,作為討論與修法的參考。
圖一:臺灣獼猴。(作者提供)
非人類靈長類實驗動物的重要性
藥物的動物試驗主要目的在確定它的安全、不含過敏原,且不會改變基因與遺傳等。在未經動物試驗之前,新藥都不被允許使用在人體上。最常使用的實驗動物是大鼠、小鼠,但NHP在許多方面更接近人類,更適合作為人類疾病的實驗動物,目前全世界每年至少有十萬隻猿或猴用於醫學研究。雖然小鼠與大鼠在飼養管理、法律規範與實驗操作上都遠比獼猴方便許多,然而猴子與人類在基因體、生理、身體結構、免疫、行為等各方面都極為類似,比起小鼠或大鼠有明顯的優越性。作為NHP的獼猴,在人類疾病的研究上確實有牠無法取代的獨特地位。
獼猴與人類遺傳序列的相似度大約是93%。雖然比起跟人類人類最像的黑猩猩(96%)在演化上與的距離稍遠了一些,但獼猴在某些疾病上反而更適合、也更常作為研究對象,例如愛滋病、肺結核、登革熱與猴痘就是明顯的例子。因獼猴與人類在演化上的關係,在消化系統內微生物相關研究中也是一種相對理想的實驗動物。獼猴做為實驗動物的應用不只在藥物與疫苗上,在傳染病的控制與健康研究上也深具價值。
現階段常以獼猴作為模式動物的實驗,包括人體測試前的新藥毒性試驗,尤其是對人類有專一性(對鼠狗沒有藥性作用)的新藥,一般常見包括抗體、短核苷酸分子、受體(receptor)、基因療法等。另外,疫苗開發的臨床前試驗,以及其他輸血、器官移植、神經系統或免疫系統相關的研究也常用到獼猴。
光是在2017年,美國就使用了7萬4498隻猴子於實驗中,可見猴子的需求量之大。但由於國際局勢的改變,近年來相關實驗動物的供給量正在急遽下降。印度與中國相繼禁銷獼猴,情況漸趨嚴重,現在國際上普遍缺乏實驗猴,相關的儲備競賽逐漸展開。在今(2023)年5月22日《紐約時報》(The New York Times)的報導〈中國限制出口影響「實驗猴」3年漲價15倍 美商或需延遲新藥開發〉中,即可看出獼猴在疾病控制、新藥開發與醫學研究上有極為關鍵的重要性,臺灣最近幾年在實驗上也只能使用同為獼猴屬的長尾猴(Macaca fascicularis,又稱食蟹猴)。
以臺灣獼猴為實驗動物有那些優點?
就臺灣本島而言,只有臺灣獼猴與人類同屬靈長類,是為最接近人類的動物。目前有幾個重要的因素,使得此時成為開發臺灣獼猴做為實驗動物的最佳時機。
近幾十年來保育有成,野生獼猴數量普遍增加,因此建立實驗用圈養猴群,應不致影響野生族群的存續。 未來對於獼猴作為實驗動物的需求只會增加,臺灣必須預先做好準備,以應對未來內需或外銷的需求。在外銷方面,此時美國實驗用的獼猴價格昂貴,每隻達到6萬美元(相當於180萬臺幣),因此若能穩定供應有機會成為外匯收入來源。
基因圖譜是實驗動物研究必備的條件,筆者研究團隊近期剛完成臺灣獼猴的基因體定序,可做為研究基因表達與調控的基礎,確立臺灣獼猴做為實驗動物的價值。
臺灣獼猴研究新進展:全基因體定序,完成!
近期,筆者團隊發表了臺灣獼猴全基因體DNA定序的研究報告。這是繼2015年所發表的臺灣獼猴粒線體DNA的定序(mitochondrial genome sequencing)之後,有關臺灣獼猴的連續性研究報告。
基因體定序的目的,在於解讀該物種基因體內每個染色體的遺傳密碼序列,做為未來針對該物種所做科學研究的參考與對照的基礎(圖二)。定序後,還會標示每個基因、調控基因表達的各種因子、以及與基因體結構相關的鹼基序列,做為未來遺傳序列與功能對 應到基因體的關連性的參考,這樣的基因體圖譜為未來的各種相關研究提供極大的方便性。因此,臺灣獼猴的全基因體DNA定序將可望成為開發臺灣獼猴為實驗動物重要的基礎。
透過前述定序的成果,我們也發現比起作為實驗動物歷史悠久、常用的恆河猴(Macaca mulatta)與長尾猴,臺灣獼猴的基因體受到反轉錄病毒猴免疫缺陷病毒(Simian immunodeficiency virus, SIV)的汙染更輕微,所以更適合用於相關的實驗研究。這差異可能主要由於地緣關係所造成。臺灣是太平洋上的一個獨立島嶼,與歐亞大陸距離將近200公里,中間的臺灣海峽阻絕了臺灣島上獼猴與大陸獼猴交配的可能性,所以地處海峽兩岸的獼猴的遺傳物質無法橫向交流(horizontal transfer),也因此限制了SIV反轉錄病毒「化石基因」的進一步擴散,臺灣獼猴的基因體也因此更為單純,更適合做為醫學研究用途。
圖二:基因體定序的目的在為未來針對該物種所做的科學研究建立一套圖譜。
法律的限制與挑戰
由於保育有成。臺灣獼猴數量已顯著增加,對農作物的危害也開始受到普遍的關注,從2019年1月9日開始,臺灣獼猴由「其他應予保育野生動物」改為「一般類野生動物」,因此開啟了相關專家學者對於是否能開放臺灣獼猴作為實驗動物的計畫的討論。
不過,考慮到降級後出現私養臺灣獼猴情況,農業部於去(2022)年9月30日公告將臺灣獼猴列入「指定禁止飼養或輸入之動物」明文規定禁止飼養、輸入或輸出。
而如果要開發臺灣獼猴做為實驗動物,就需要考慮修法放寬相關限制,或提供以國營或民營方式將臺灣獼猴應用於醫學研究的申請辦法。而後續如何從圈養或野外取得獼猴個體逐步飼養擴大種群,也是一個必須考慮的問題。依據《野生動物保護法》,禁止使用陷阱活捉臺灣獼猴。使用捕獸鋏是一種殘忍的手段,容易造成傷殘,當然不得使用。另外,容許野捕的數量又是多少呢?這都是必須討論的議題。
開發臺灣獼猴做為實驗動物,將是一條漫漫長路。但基於時勢演變與人民健康的考量,改革是求進步的必經之路。公視報導〈臺灣獼猴等級降 動物實驗新目標〉提及國科會正在進行靈長類實驗中心的評估,預估今年底會有結論。我們期待臺灣科學研究的的領頭羊國科會在年底的評估結果。
展望NHP試驗的未來
動物實驗長期以來受到不少爭議與反對,因此發展臺灣獼猴作為實驗動物也不會例外。但世界上幾乎每件事都有利有弊,利的方面是可以增進人民健康甚至救人,弊的方面則有犧牲動物的疑慮,令我們經常不得不在兩者之間有所抉擇。展望未來的實驗需求,目前多數的原產國都已不出口實驗用獼猴,著眼長遠生醫研究的發展,我們應該考慮利用臺灣獼猴的優勢,開啟臺灣獼猴做為實驗動物的這扇窗,為人類健康謀福利。如能在臺灣成功建立臺灣獼猴SPF(specific pathogen free)的整套系統,一方面可以避免在實驗材料的來源上受制於人,另一方面更可以促進新藥與疫苗的研發,以促進國人甚至其他動物的健康。
臺灣獼猴就在我們身邊無須遠求,可以充分掌握資源永續性。發展臺灣獼猴為實驗動物,不但可以增進國人的健康與醫療品質,另一方面也可以扶植生物科技,對於疫苗、新藥或各種技術的開發會有很大的幫助。臺灣適值生物科技產業的起步階段,而我們的研究團隊也剛完成臺灣獼猴的基因體定序,直接提供了相關研究所需的遺傳序列資訊。加上原產國都禁止出口獼猴,現在應該是考慮開放臺灣獼猴做為實驗動物的適當時機。
延伸閱讀
1. Chiu, K. P, et al. (2023). Genome sequencing and application of Taiwanese macaque Macaca cyclopis. Scientific Reports, 13(1), 11545.
2. Haigwood, N. L., & Walker, C. M. (2011). Commissioned paper: Comparison of immunity to pathogens in humans, chimpanzees, and macaques. In Chimpanzees in biomedical and behavioral research: Assessing the necessity. National Academies Press (US).
3. 陳姝君,黃守銘。(2011年8月2日)。臺灣獼猴等級降 動物實驗新目標。公視新聞網。https://news.pts.org.tw/article/67094