摘要:在四川大学双一流建设背景下，探讨了动物实验技术平台信息化管理、大动物实验室的建设、实验动物学交叉实验室的筹建及动物实验服务领域拓宽等四个方面的内容。提出以具备开展动物实验新技术和新设备开发的能力为目标，在平台建设和学科发展过程中建立起高效协同的创新体系，以此为科研工作提供内容更深入、学科相交叉、技术更精尖的服务，着力推进双一流学科和专业建设。
关键词:双一流;动物实验技术平台;学科交叉;大动物实验室
目前，全世界的生物制品、药品、化妆品、医疗器械、临床技术等安全性和功能性均需要通过动物实验来进行临床前评估。因此实验动物的质量和动物实验结果的精准直接关系到实验数据的有效性与科学性，这与动物饲养设施和动物实验管理有着直接的联系[1]。2013年，四川大学(以下简称:我校)在江安校区新建集SPF级实验大小鼠资源繁育平台和动物实验技术平台为一体，总建筑面积6600m2，包括2100m2SPF级大小鼠生产繁育屏障系统及800m2辅助面积，400m2的实验动物质量控制实验室，1200m2的普通级大动物(犬、猪、兔、羊和猴)实验功能区和1000m2小动物实验SPF屏障系统。2015年，我校发布了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，正式开始建设世界一流大学和一流学科。2016年，我校实验动物中心开始对外开放动物实验平台，包含细胞实验室、胚胎生物技术实验室、分子生物学实验室、病理学实验室、微生物质量检疫实验室、大/小动物手术室。各实验室均配置了实验师和高级实验师，参与学生的科研工作及实验室的日常运行管理，为相关学科的建设提供完备的条件保障。动物实验平台经过三年的运行，为我校双一流建设中拔尖创新人才培养、高层次师资队伍、科学研究及成果转化等方面做出了重大贡献。随着科学的进步、学科的发展和高层次人才竞争力的提升，动物实验技术平台在实验设备、实验队伍、实验室管理、技术支撑上都有待进一步提高，以支持我校双一流学科中基础医学、临床医学、生物医学工程类学科的发展。
相关期刊推荐：《实验室科学》(双月刊)为“科教兴国”基本国策，为发展科学实验事业服务。努力提高实践室的科学水平，技术水平和管理水平服务，为科学实验工作者、教育工作者及管理工作者服务。读者对象为全国高校、高职、高专实验教师、实验工作者以及企业实验室的工作人员和上述各类学校的学生等。设有：综论、新纪元实验室、实验科学、实验研究、实验室建设与管理、实验仪器设备、实验室评估、重点实验室等栏目。
本文就我校实验动物中心实验技术平台信息化管理、大动物实验室的建设、实验动物学交叉实验室的筹建、动物实验服务领域的拓宽这四个方面进行探讨。
1实验技术平台信息化管理
目前高校实验室发展的重点之一是努力提升实验室管理水平，促进实验设施全面开放共享。在现代化管理模式下，实验室开放的关键是信息公开与信息化管理[2]。结合实验动物学行业特点和现有动物实验管理的相关服务流程，借助互联网，建立一套动物实验室综合管理系统，通过该系统来实现动物信息采集、繁育管理以及客户服务[3-4]。对科研人员和实验动物管理人员做到信息分级共享，形成易操作、灵活性强、交流快捷、功能完善的信息管理系统，也是未来构建实验动物资源共享平台的重要保障。该系统主要功能模块包括:
(1)客户信息管理
系统能实现服务端与客户端的对接。动物实验技术平台拟采用预约模式，申请人针对所需动物实验具体信息，登录客户端，参看动物饲养间及笼位模拟图，查看动物中心笼位库存信息，点击预约笼位，并输入人员科研信息，提交申请，申请内容有负责及参与者学院/单位、年级、导师、联系方式，支撑课题(来源、名称、编号)、实验方案(实验名称、动物品系与数量、实验目的和内容等)[5]。
(2)动物信息管理
采用实验动物的生产繁育管理系统与数据采集系统，改变了传统的电子表格和原始记录本的管理模式，能够对动物品系、来源、批号、检疫信息、生长情况、出生率、死亡率及各种生理数据进行实时、准确的更新与记录，不仅可以避免生产数据的丢失，同时也可以对实验动物进行准确的历史追溯。饲养员可现场收集并录入信息，根据存栏和客户的需求情况，更加合理地安排小鼠生产繁育计划。
(3)管理员审核
此模块主要涉及订单管理跟踪与科研项目运行，管理员根据实验申请者录入信息，审核该实验是否符合伦理及本中心屏障设施等要求，是否具有生物安全隐患，若符合要求，则网络审核通过[6]。
(4)费用管理
系统集合计费功能，将动物在饲养期间所产生的各种费用自动计算，并且可以按照客户需求进行统计，可打印各种统计报表，便于动物中心的财务管理。
该系统的建立可以提升高校实验动物信息化管理水平，使得实验动物中心技术平台共享信息化和时代化成为可能[7]。同时信息化管理会产生大量数据，如入驻动物中心实验平台课题研究进展和该领域最新研究成果分析、动物实验结果横向对比、动物生长繁殖规模统计、实验材料消耗与补给、实验成本计算等等。如何抓住并创新性地统计和分析这些数据，成为了当下热门的研究主题。对实验室管理者而言，实验技术平台信息化管理系统所产生的大数据将是一个很好的发展机遇，因为管理者积累并掌握的大数据涉及平台运行和战略决策的问题[8]。当合理地解读此类数据之后，整个高校甚至社会对动物中心的期待将不再局限于技术，而将上升到服务。过去实验中心提供的服务是基于对方的需要，甚至对方都还不知道实验过程中可能会需要什么，但是数据知道，于是将服务推送给对方。从被动服务到主动服务，符合需求驱动的基本要求，这种主动式服务将是动物实验技术平台未来创新性发展的突破口。
2大动物实验室的建设
一种新技术或新药的研发，从小鼠实验到实际在人体的临床应用，需要一个转化过程。由于大型动物，如狗、猪、羊、猴等，其生理参数和脏器都和人类比较相似，因此其在临床研究中起着非常重要的角色，对于药物、器械的临床前最终阶段的评估至关重要[9]。在器械研发方面，大型动物研究更用于评价新型器械或技术操作的便捷性、成功性和不足之处;在组织工程方面，小鼠的细胞补片尺寸较小，而人类要大尺寸的组织补片，大型动物的组织补片更为合适，更便于评估移植后的安全性和有效性[10]。在外泌体治疗方面，通过大型动物研究冠状动脉给药和心肌内注射对于心功能和梗死面积的有效性进行评估[11-12]。我国专业的大动物实验室较少，主要是医院动物房或综合性大学的动物房。这类动物房一般条件简陋，主要满足医学院学生和住院医生的基本外科技能培训，无法开展专业领域的科研活动。这种情况下可能会使科研工作者回避大动物实验相关的课题申请。如果大动物实验室的人员配置和硬件条件能够达到科学研究的要求，就会大大增强科研工作者的信心，使这方面的科研活动逐渐变得活跃起来，这样的趋势，无论对于科研的发展，还是对于大动物实验室的后续建设，都是有价值的。
要建立专业大动物实验室需要克服以下一些关键问题。
(1)配备临床兽医实验室的基础设备，包括:呼吸麻醉机、高压气体系统、吊塔、视频转播系统、DSA手术室的铅板防护系统、腔镜系统等;
(2)配备足够的专业设备和耗材，如开展心脏有关科研就必须具备体外循环机和变温水箱、经食道心脏超声、DSA造影设备、除颤仪、双通道有创监护仪、ACT仪、血气分析仪、血常规分析仪、生化分析仪、头灯放大镜、心外科专业手术器械、各种球囊导丝、心血管缝线、微量推注泵等等;
(3)配备专业人员，包括麻醉师、外科医师、兽医，负责动物的麻醉和复苏，术后监护，数据采集、术后饲养和给药。由于科研项目的多样化及交叉化，外科医师将承担种类更多更复杂的外科手术，如DSA介入手术、心脏微创、小口径血管吻合、动静脉造瘘术、人工脏器的置换等。
3实验动物学交叉实验室的筹建
当前，国际科学发展有4个特点:学科界限模糊、学科相互渗透、科学问题全球化、科学家国际化[13]。实验动物学也是多学科和领域交叉形成的一个技能型学科，包括生命科学、医学、心理学、材料学、环境工程、畜牧学、食品科学、行为科学等[14-15]。在国外，一批学科高度交叉的研究机构应运而生。如哈佛大学的纳米中心内集中布置了大型仪器和设施及大小实验室，实验室使用不限制学科，甚至刻意安排不同学科的使用者入驻实验中心，实验设备也可以在各实验室间切换。整个实验中心布置了部分功能型公共空间，如会议室、走廊或咖啡室等，搭建起一个开放、自由的交流、讨论和研究氛围及平台，方便不同学科的教师在最短时间内汇聚在一起，共享实验技术能力和设施。
学科交叉不仅是不同领域的科研者在一起工作，更重要的是打破各学科领域的定向和壁垒，为研究者提供一个开放的良好氛围的平台。由平台管理者主动促进不同学科研究者的交流，在这里同一个问题可以被不同的学者从不同的角度来研究，科研者可以各抒己见并综合其他学科或研究领域的观点，可以取得学科交叉研究思路[16]。同时，也给科研者提供了展示各自研究工作的机会，通过对彼此研究内容的了解，可以有更多机会选择感兴趣领域的研究专家进行交流与合作。我校在双一流建设中指出平台建设是人才培养、科技创新、成果转化的重要保障，并以实际行动大力推动着学科交叉与融合，建设了“新的学校交叉特色中心”，启动“双引擎交叉行动计划”，拟促进各学科与医学、信息科学的交叉融合，推动医科的深度介入，促进医学本身与其他学科的结合、加强华西资源对其他学科的转化和支撑。动物中心实验平台愿通过此种举措成为学科交叉的载体和推进器。
4动物实验服务领域的拓宽
大部分高校实验动物中心的组织结构决定了平台的主要服务对象是学校内各课题组，而且其工作必须建立在教学和科研服务工作的基础上[17]。除了供应学校教学动物，还利用拥有的专业技术人才和实验动物饲养设施，通过有偿服务提供动物实验方面的技术支持。但目前国内很多实验动物中心的技术服务功能不全，普遍只开展基础性劳务工作，例如动物饲喂，或者只是开展注射、灌胃、采样等简单的实验操作，更深入的胚胎技术工程、转基因技术、大型动物复杂外科手术等高技术含量服务功能缺乏。
笔者采用问卷调查的方式对校内10个学院，20余个课题组，涵盖15个学科背景，针对实验动物中心服务内容进行了问卷调查。调查结果显示，基因修饰动物模型和人源化动物模型是生物医学类课题组最需要的实验动物类型，而小鼠基因型及表型分析平台是此类课题组最常用、使用频率最高的实验平台，包括小鼠基因表达及蛋白分析、小鼠血细胞检测和血液生化检测、小鼠血液细胞因子检测等实验内容。与此相关的需求较高的业务领域还包括基因修饰小鼠的精子及胚胎的冷冻保存。实验兔、比格犬、巴马猪的外科手术，包括手术造模、材料的骨植入术、动物的临床观察和术中术后管理，组织病理结果分析，则是材料类课题组需要服务的内容。此次调查也包涵了需要完成大学生创新性课题的本科生，这部分学生中只有少数选修了“实验动物学基础”课程，有一定的动物实验基础，多数学生则在动物实验操作中遇到了问题。没有机会进行针对性的重复性训练，导致在申请及开展动物实验时束手无策，而这部分学生最需要动物中心提供基础性操作服务，比如灌胃、尾静脉注射、基础手术、脏器解剖等。同时，也需要动物中心提供针对性的动物实验操作培训。
在实验仪器上，小动物活体荧光成像系统、大小鼠代谢笼、激光共聚焦显微镜则是此次调查中需求率前三的仪器设备。小动物活体荧光成像系统能支撑课题组完成肿瘤学、心血管学、骨外科学、药代动力学等领域检测。大小鼠代谢笼用于肥胖、糖尿病、心血管等内分泌与代谢相关性疾病研究。激光共聚焦显微镜是细胞生物学课题组较为青睐的仪器设备，鉴于该仪器价值昂贵，数量稀有、使用不方便，成为了阻碍相关课题组实验进展的主要设备。通过此次调查，动物实验平台基本明确了接下来的努力方向，以学科发展为导向，以课题组需求的优质服务为目标，将动物实验平台打造成技术过硬，项目丰富，众多学科课题组均愿意进驻的实验平台。
5结语
在双一流建设背景下，四川大学将重点建设12个学科群，其中包括“诱导组织再生主导的生物医学工程”、“以生物治疗为主导的前沿基础医学与创新药物学”、“以精准医疗为导向的临床医学与护理学”，这些学科的建设均离不开动物实验技术平台的支撑。四川大学实验动物中心将动物实验平台以标准化管理、专业共享的姿态向校内外开放以来，受到了有关科研单位的欢迎和好评。未来实验动物学的发展对动物实验技术平台的建设更是提出了更新、更高的要求，平台需要具备开展动物实验新技术和新设备开发的能力，建立起高效协同的创新的体系，能为科研工作提供内容更深入、学科相交叉、技术更精尖的服务，着力推进双一流学科和专业建设。——论文作者：彭旭，尹海林
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