规划和进行高质量的动物研究和试验指南

优化动物研究和试验的质量有重要的科学、法律和伦理理由。现在，对动物研究的可重复性和可译性的担忧不仅来自那些反对使用动物的人，也来自科学家自己。

直到最近，许多提高可重复性的尝试都集中在改进动物研究报告的方法上。已经编写了许多报告指南。但是，更好的报告不能改善已经进行的工作的质量，为此需要更好的规划。

动物研究的规划应包括与进行研究的动物设施密切合作，从尽可能早的阶段开始。通过这种方式，可以检测到协议中的弱点，并在为时已晚之前做出更改。改进的计划必须不仅仅关注实验设计的“数学”元素，如随机化、盲法和统计方法。这应该包括关注实际细节，如设施的标准，任何教育和培训的需要，以及所有可以改善动物福利的因素。

准备(动物研究和实验计划程序:卓越推荐)的清单是为了帮助科学家们更清楚地认识到所有可能影响他们实验的问题。该清单由包含更多信息的综合性网页支持，并附有针对清单上每个主题开发的最新资源的链接。

3r概念现在已得到国际上的广泛接受(取代、还原、提纯［1])当计划进行可能涉及使用动物或动物组织的研究或测试时:

• 在可能的情况下用非动物方法进行替换

• 将动物的数量减少到最低限度达到一个有效的结果，并且

• 改进那些必须使用的动物的护理和使用，以最大化动物福利和数据质量。

三个r现在是许多国家动物研究立法的一部分[2］．在欧洲，欧盟指令2010/63明确指出，替代是最终目标[3.］．因此，在计划临床前研究或试验时，对使用动物的必要性进行评估必须是该过程的第一阶段。现有的大量备选方案超出了本文的范围，但这一主题的信息来源有很多(例如:[4])。

如果使用动物是不可避免的，那么必须注意一长串可能影响从动物中收集到的数据的已知变量。与试管里的成分不同，动物是复杂的个体，它们的基因组成、微生物组成、对环境的行为反应和它们所受的程序都不同。再次强调，对所有这些因素的回顾超出了本文的范围，但关于这些变量的影响的信息是可用的(例如:5])。

除了法律和科学上的激励之外，以动物为基础的研究和试验达到尽可能高质量的目标也有很好的伦理理由。在学术界的基础研究中，记住这一点尤其重要，在那里，科学家可能因为发表了新知识而不是应用了他们的研究结果而获得奖励。

在大多数情况下，进行动物研究和测试是为了更多地了解另一个物种，通常是人类，而不是更多地了解被用作模型的物种。因此，这项工作必须是有效的、健壮的和可翻译的。作为Ritskes-Hoitinga & Wever [6他说:“我们需要一种文化变革，让研究人员因做出与患者相关的有效的、可复制的研究结果而获得奖励，因公正对待被使用的动物而获得奖励。”确保可译性本身就已经很困难了[7]，而且它完全依赖于精心计划的研究。

质量不是自动产生的:它需要从第一天就进行详细的计划，考虑到影响动物对程序反应的内部和外部参数的影响。此外，动物设施必须有大量的例行程序，以维持环境的稳定和处理任何可能出现的紧急情况。许多没有在动物设施中进行定期工作的科学家可能不知道这些因素的数量和微妙之处。该机构兽医人员的意见将是这一过程的核心。

规划和开展动物基础研究的指导方针有助于科学家和动物设施在早期阶段讨论上述问题，同时仍有可能对议定书进行改进。科学家可能需要被提醒，变异的最大来源可能来自动物本身，而不是它们的治疗。科学家们可能认为该设施正在处理这些问题，但事实并非总是如此。克拉布及其同事的经典研究表明，不可预见的变量会导致结果的显著差异，他们同时在不同的实验室对近交系小鼠品系建立了标准化的行为测试。8，9］．

幸运的是，制定详细的规划指南的必要性正变得越来越清晰，因为动物实验的质量现在正受到越来越多的批评，不仅来自动物研究的反对者，也来自科学家自己。10，11，12，13，14])。使用“研究浪费”和“错误的结果”等强烈的词语(例如[15，16)正变得司空见惯。

不幸的是，解决可重复性危机的举措往往只关注两个问题:实验设计中更多的“数学”元素，以及更好的报告(例如:17])。这些问题当然是重要的，其中包括下列项目:

1. 1.

   发表偏倚(只报道积极的结果)

2. 2.

   低的统计能力

3. 3.

   P-值黑客(操纵数据以获得统计显著性)

4. 4.

   跑跳(在结果已知后进行假设)

5. 5.

   缺乏随机性和盲目性

Norecopa收集了关于这些问题的参考文献[18］．

然而，那些熟悉动物设施工作的人可以在这个清单上添加许多额外的和重要的问题，这些问题可能不太明显，但对实验的有效性同样至关重要。这些可以分为:

1. 1.

   由基因多样性和亚临床感染等内部因素引起的人工制品

2. 2.

   由运输、笼子条件、动物重新分组、食物匮乏和过程本身等外部影响造成的人工制品

3. 3.

   需要应急计划以减少或避免设施中的这些和其他风险

好的报道当然很重要，它能让读者评估出版物的科学质量和作者得出的结论的强度。坚持更好的报道并不是什么新鲜事。当我们今天所知的实验动物科学在上世纪下半叶处于发展阶段时，在早期阶段，人们关注的是科学文献报告的低标准。在一篇经典论文中，简·史密斯和他的同事[19]对1990年至1991年在8个主要期刊上发表的149篇科学论文中对实验动物的描述和使用方法进行了研究。没有报道动物基本细节的论文比例高得惊人(例如，性别:28%;年龄:52%;重量:71%;来源:53%)，30%的论文没有提到使用了多少动物。环境因素如室温(72%)、光周期(72%)、相对湿度(89%)和每笼动物数(73%)的比例更高。

自20世纪80年代以来，许多报告指南都是为了鼓励改进而编写的。这些指引包括一般指引(例如[20.，21，22，23，24])和为特定类型的实验编写的指南(例如[25，26，27，28])。

重要的是要记住，对已经完成的实验进行更好的报道并不能提高实验的质量。一个好的推销员如果描述得好，可能会卖出更多烧焦的蛋糕(如果他是一个好的心理学家)，但它们还是会烧焦，味道也不会更好。为了改进蛋糕，你必须回到厨房，修改配料和/或烘焙条件。在动物研究中，就像在厨房里一样，结果的质量取决于计划和执行，而不是报告。

这已通过下述方式得到了很好的证明:动物研究:报告在活的有机体内实验)报告动物实验的指引[23]已收到并实施。2019年开发了新版本的arrival [29，因为正如作者所指出的，尽管有一千多家期刊认可，但只有一小部分期刊积极执行。事实上，瑞士的一项研究显示，51%使用支持arrival的期刊的研究人员甚至从未听说过它们[30.］．《arrival》的作者总结说，大多数期刊不太可能提供所需的资源，以确保符合原始清单上的所有项目。新版的arrival指南有一个更短的“必要”项目清单，以尝试和提高合规程度。这一情况清楚地表明……的重要性规划阶段是为了科学论文的质量。

科学家们一旦有了进行动物研究的具体计划，就应该立即联系动物机构。将需要科学家和设施工作人员之间的合作来讨论研究的所有阶段，直到并包括研究的结束，包括减少人口、去污染和废物处理。这一过程的一个重要部分是注意设施工作人员的需求。这包括，除其他事项外，他们的教育和培训，个人保护，他们的工作量，以及确保在研究期间始终有足够的人员配备。

三个r的概念(替换、减少和改进)由罗素和伯奇在60多年前开发[1写于一个最迫切需要减少动物实验的不人道的时代。当时的技术并没有像今天一样提供替代这些实验的潜力——也没有那么多的关注通过更复杂的实验设计来减少动物数量。

因此，今天，为稳健、有效和人道的临床前研究做准备，应超越仅仅寻找更人道的方法，使用更现代的三个r的定义[31]：

• 替代不仅仅是在不使用动物程序的情况下使用达到特定目的的方法，还包括通过创新的方法来解决科学问题，例如直接对人体组织进行研究，从而完全避免使用动物(非动物模型，NAMs)

• 减少是指从更少的动物中获得可比较的信息，或从相同数量的动物中获得更多的信息。今天，还原也关注于实验设计的优化，以便实验具有鲁棒性和可重复性

• 改良方法将痛苦、折磨或苦恼最小化，但也改善了动物的健康，因为现代研究表明，这影响了从动物身上收集的数据的质量。我们可以利用现代技术来改进我们在动物身上使用的方法和设备。

与周围环境和谐相处的动物会在实验中提供更可靠的科学数据，因为测量的参数将反映它们所受到的治疗，而不是受到压力的影响。“快乐的动物带来更好的科学”这句话的确是对的。32，33］．

由于这些原因，必须给科学家提供全面的指导方针，以便计划任何可能涉及使用动物或从动物身上提取的材料的实验。

基于作者在过去30年设计和监督动物实验的经验，规划动物研究的综合指南被构建，称为PREPARE (动物研究和实验计划程序:卓越推荐)[34］．

PREPARE包含一个检查表，用来提醒学习前和学习中应该考虑的项目，见图。1．这份清单有20多种语言版本。

这些项目中的许多将需要自己的一套检查清单或标准操作程序，就像飞行员，无论多么有经验，也会使用许多检查清单，即使是在日常飞行中，在飞行前、飞行中和飞行后。许多检查清单将由动物设施自己制作。然而，科学家应该检查这些设备是否到位，并与设施讨论它们的内容。

重要的是，与许多报告准则不同，PREPARE清单由一个网站支持，该网站提供清单上15个主要主题的更多信息(https://norecopa.no/PREPARE)．该网站以文字和质量指南和科学论文链接的形式提供了更完整的指导。本网站随着新知识的发展而不断更新。

当然，PREPARE准则包含了报告准则中的许多元素。然而，《准备》包含了关于可能对研究的科学有效性以及对健康、安全和动物福利产生重大影响的问题的额外材料。

人性就是这样，我们往往相信事故只发生在别人身上。如果在动物设施中遵循这一信念，它不仅将科学研究的结果置于危险之中，而且还将危及动物和直接或间接参与研究的人员的健康和生命。如上所述，从动物的获取到废弃物的处理和研究后的去污，确保整个过程的质量是很重要的。

一个称职的动物设施是抱最好的希望，做最坏的打算。．具备全面和现实的应急计划的设施将很好地应对灾害，包括与大流行有关的封锁情况。有许多可用的资源描述所涉及的一般原则，但这些资源必须根据每个设施的当地条件加以调整。从零开始建立一个应急计划是一件耗时的事情，但它是一个极好的保险单，当威胁情况出现时。如果没有这样的计划，应首先对设施及其活动进行风险评估，并为这些情况中最重要的情况编写应急计划。

用最简单的话说，风险评估就是威胁的结果乘以它发生的可能性。威胁的后果包括对所发生事件的容忍程度，可能从“完全不可接受”到“在一定限度内可接受”。评估应分几个层次进行，因为威胁及其后果可能因威胁发生的地点和时间而异，例如:

• 在设施层面(例如洪水或火灾的后果)

• 在房间层面(例如，停电对重要设备的影响)

• 与特定类型的研究相关(例如人类感染的风险)

明智的做法是，根据“可能出错的事情总有一天会出错”的假设来制定应急计划。35]，而这种情况会在最不方便的时候发生，例如在公众假期期间，人手可能较少。

显然，动物研究的设计和应急计划的制定都必须涉及管理人员、科学家和技术人员，包括外部设备和服务供应商之间的密切合作。

2019冠状病毒病大流行证明了做好充分准备的重要性。动物设施必须迅速制定应急计划，以应对疫情爆发前几乎无法想象的情况。这项工作需要大量的时间和精力，以进行研究为代价，它给许多机构留下了不得不对大量健康动物实施安乐死的令人不快的任务。显然，如果大部分可能出现的问题都已经讨论过了，并且已经制定了解决方案，那么处理这些情况就更容易了，不管它们看起来多么不可能。

在撰写本文时，关于Covid-19大流行应急计划的一些具体建议开始出现，目前正在重新审查关于灾害规划的现有建议(见[36])。

科学家和他们希望在那里开展研究的动物机构的工作人员之间尽早进行密切合作是有很多理由的。这种合作应该包括与动物饲养员和技术人员的对话，而不仅仅是与管理人员的对话。其中一些原因包括:

• 工作人员在道义上有权知道他们照顾的动物会发生什么。

• 他们会更有动力去寻找改进研究的方法。这将提高动物福利和科学质量，包括从动物身上收集的数据的可靠性。

• 动物护理人员最了解动物设施的可能性和局限性。他们不太可能因为担心研究转移到另一个机构而淡化局限性。

• 他们通常拥有广泛的实践技能，擅长从一个研究到另一个研究的横向思维——他们可能能够提出他们已经在另一个物种身上看到的改进。

• 他们最了解动物

• 动物们最了解他们

• 动物护理人员的缺乏会造成焦虑、抑郁和对动物研究的反对，也会限制可能改善实验的创造力

技术人员和学术人员之间相互尊重的对话也有助于迅速解决可能在以后引起分歧的问题，例如研究各个阶段的分工和责任。它还有助于避免由于对谁来收集数据的误解而导致重要数据的丢失。

为了促进这种对话，应采取步骤在全体工作人员和研究小组成员中培养一种关心的文化。这在欧洲立法中得到积极鼓励[3.］．动物研究不可避免地会不时地涉及到有知觉的生物表现出痛苦、痛苦和苦恼的研究。因此，考虑那些照顾这些动物或观察这些动物的人的心理健康是至关重要的，以避免同情疲劳。在欧洲，已建立了一个国际关怀文化网络，以分享实施这种文化的经验[37］．

与关怀文化密切相关的是挑战文化的概念[38］．这都是关于“寻找可接受的，而不是选择可接受的”。诸如“我们一直都是这样做的”或“我们经常这样做是有必要的”这样的评论应该自动开启一场关于如何改变这些习惯的讨论。

我们可以希望，目前对动物研究中重复性差的关注可以转变为一种举措，以确保对所有阶段进行更好的规划，而不是专注于改进报告。否则，我们就有浪费时间的危险，讨论那匹马已经逃出的马厩门上锁的质量。39］．

本综述论文不包含原始数据。数字1摘自以前的一篇论文，根据开放获取，创作共用许可CC BY-NC 4.0发布。

作者感谢PREPARE指南的共同作者和实验动物科学领域的其他同事多年来的贡献，他们促成了PREPARE指南和本文中提到的许多原则的发展。

Norecopa的工作得到了大量赞助者的支持(https://norecopa.no/sponsors)．这篇论文的撰写没有获得具体的资金。作者感谢英国动物福利大学联合会(UFAW)资助该论文的开放获取出版。1。

作者和联系

1. Norecopa，邮政信箱750 Sentrum, 0106，挪威奥斯陆

   艾德里安·j·史密斯

贡献

阿德里安·史密斯是本文的唯一作者和贡献者。作者阅读并批准了最终稿。

作者的信息

阿德里安·史密斯(Adrian Smith)是隶属于挪威兽医研究所的Norecopa的秘书。本文所表达的观点是他自己的观点，不一定代表诺科巴或兽医研究所的观点。

相应的作者

对应到艾德里安·j·史密斯．

相互竞争的利益

Adrian Smith是PREPARE指南的主要作者，并负责创建和更新Norecopa网站(https://norecopa.no)，这两者在本文中都被多次引用。他没有其他相互竞争的利益。

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