一大清早,实验动物中心这个非传统“动物园”就忙开了,这里正在进行着一项项非凡的工作,蕴藏着未来科学的奥秘,常见的实验动物有斑马鱼、小鼠、大鼠等、猴子以及兔子等。但是这一次我们要拜访的是“二师兄”——实验猪。
【性价比之光】
实验猪并非普通的家猪,而是肩负着特殊使命的实验小型猪——一群穿着“无菌战袍”的科研尖兵。没有炫目的超能力,它们却是人类探索生命奥秘、对抗疾病不可或缺的伙伴,承载着医学进步的重任。是什么让猪从农场走进了高科技实验室?答案在于它们与人类惊人的生理相似性。
在解剖学实验室,我们看到猪的心脏与人类心脏在大小和结构上的高度吻合;
小型猪的血液学和血液生化常数和人相当接近。猪正常体温39℃(38~40℃),心率安静时55~60次/分,呼吸频率12~18次/分。收缩压169(144~185)mmHg,舒张压108(98~120)mmHg。血液pH7.57(7.36~7.39),红细胞6.4×106mm-3,血红蛋白13.7(13.2~14.2)g/100mL,白细胞(7.53~16.82)×103mm-3,血小板2.4×105mm-3。
显微镜下,猪的皮肤切片展示出与人类相似的层次结构。这种相似性远超过常用的啮齿类动物。小型猪和人的皮肤不仅组织结构相似,在上皮修复再生性方面、皮下脂肪层和烧伤后内分泌与代谢的改变方面也十分相似。有实验表明,2~3月龄小猪的皮肤解剖特点与人最接近。这种相似性远超过常用的啮齿类动物。作为疾病模型的实验小型猪能够很高效的完成他们的任务,使得我们科学家的实验能够尽可能的精准。
另一方面实验小型猪在价格方面也是优势,它比实验猴容易获得并且价格方面也低了将近95%左右,所以作为实验动物非常具有性价比。
【科研多面手】
实验小型猪最被单价寄予厚望的是它在器官移植方面的研究。中国人体器官分配与共享系统(COTRS)2023年最新数据显示,我国已登记等待器官移植的人数已超过14万人,但每年器官移植的数量不到2万例,大量患者在苦苦等待移植,有的在等待中去世。基因编辑技术和免疫学的发展为人体移植猪器官扫除了障碍。科学家可以通过基因编辑技术去除或关闭猪身上有风险的基因,并插入一些人类基因,从而提高接受移植者长期存活的可能性。
2025年6月中国科学家首次在《自然》杂志报告了运用基因编辑和嵌合体技术在猪胚胎中嵌合了人类干细胞的心脏,这颗胚胎存活并跳动了21天。虽然这21天看上去微不足道,但是却让无数患者看到了生的希望。
“咱们的小猪其实都特别聪明,头脑堪比人类3-5岁孩子,小猪不仅有自我意识同时还拥有不错的记忆力,所以科学家还会用它们来模拟人类做行为学分析。”上海实验动物中心研究员赵彦光说到,“相较于实验周期长、伦理敏感的灵长类动物,猪繁殖更快、成本更低,是连接实验室研究与临床应用的一座高效‘活体桥梁’。”
【未来战略资源】
随着科学实验要求的提高,尤其是医学美容、异种器官移植等实验的需要,对实验动物的纯净度提出了要求。目前我们大多数用到的都是清洁动物,而更高等级的SPF级的实验小型猪成为了前沿科技研究时急需迈过的一道坎。
这里说的“SPF”并非我们生活中说的防晒指数,而是“无特定病原体”(Specific Pathogen Free)的缩写。这是确保实验科学性和可靠性的核心保障。在严格控制的SPF猪繁育中心,我们见证了它们“纯净”的起点。
SPF标准意味着这些猪在特定病原体名录上保持‘清白’。从出生到参与实验,它们被严格隔离,杜绝细菌、病毒和寄生虫感染。
赵彦光老师是这么描述SPF级小型猪苛刻的生长环境的:“从它一出生的时候我们采用剖腹产手术,剖宫产手术把母猪的子宫直接摘除,然后把让小猪在一个无菌的环境下出生,让它一出生就生活在一个洁净环境下,那么这样同时它的日常起居的话,我们给它以灭过菌的食物、饮用水以及玩具等物资,全程无菌管理。”
它可以让实验结果尽可能小的受到未知病原体的干扰,让测试数据尽可能保真,降低新药研发风险,减少损失。
值得一提的是,目前我们引种做SPF级小型猪的猪种全都来自于我国本土小型猪。实验猪是现代生物医药研发的核心“活体试剂”和重要的遗传资源。种源自主可控,才能牢牢掌握生物医药发展的命脉,避免在关键资源上被“卡脖子”。欧美在实验用无菌小型猪领域也对我国进行了技术封锁,所以在内外环境的双重因素下,中国本土实验动物种质资源库的建设势在必行。本土猪种经过数千年驯化,早已适应了中国的水土环境。利用它们培育的SPF小型猪,不仅解决了适应性问题,更在集约化、标准化养殖技术上实现突破,成为保障国家生物医药数据安全、基因资源安全和产业链安全的“生物盾牌”。每一只国产SPF小型猪,都是守护健康中国不可或缺的战略资源。
作者:卞菁 国家三级导演
审核:赵彦光 研究员
来源: 赵彦光:上海实验动物研究中心