小動物實驗核心團隊

動物實驗的重要性

在生物醫學研究中，動物實驗是許多學科(解剖、生理、藥理、病理….)的最終驗證方法，在臨床研究中，動物實驗的結果也是真正進入人體臨床試驗前的重要參考。在所有實驗動物中，囓齒類動物相較於大型動物壽命較短，環境管理容易，囓齒類動物作研究已有百年歷史並對其瞭解遠多於其它動物，除了黑猩猩及其它靈長類外，囓齒類動物的生理特徵和基因特徵與人類相似，因此人類可以創造疾病基因鼠模式，提供臨床上的研究。然而基於人類對動物的情感，以及許多動物實驗的效果在臨床上不如預期，在十年前，國際上對於實驗動物保護及動物實驗開始重新思考，並推行實驗動物的三R(取代replacement、減量reduction、精緻refinement)政策，造成動物實驗困難度及經費的增加。也促成了許多動物實驗的替代方案蓬勃發展，從最初的細胞2D培養到3D培養，再進化到3D多細胞混合培養，由於微流道技術(microfluidic technology)的成熟，研究者可以把人類多功能幹細胞(human pluripotent stem cell, hPSC) 分化成不同組織細胞種植於微流道中而形成類器官(organoid)，這些雖然是將來實驗的趨勢，但動物實驗目前仍有其不可取代性，因為類器官缺乏全身反應的代表性，類器官也無法模擬存活性長時間動物模式，更無法取代動物行為的觀察，因此，3D類器官培養雖然是未來動物實驗另類選擇，值得注意發展動向，但目前還無法完全取代動物實驗。

小動物實驗核心成立的目的

醫學研究部（本部）為瞭解院內動物實驗現況，針對29個單位進行問卷調查，回覆問卷中約有8成單位有動物實驗需求，為配合政府推行動物實驗的三R政策，各級研究單位及學校對動物實驗室設立要求亦日趨嚴格，考量動物實驗所需之暫養及手術環境，本部規劃於台大醫學院動物實驗中心（動物中心）成立「小動物實驗核心」 (後文簡稱核心)，為院內研究人員提供動物實驗委託服務。

有鑑於院內儀器設備及技術人力之不足，研究人員若需執行重大手術操作或存活性實驗必須倚靠專業的博士後人才或與學校老師合作，由熟悉動物實驗技術之研究生操作，然而隨著碩博士生畢業，專業技術常出現斷層，部分人員轉而花費高額研究經費委請生技公司代為操作，無形中增加研究難度及成本。故本部設立小動物實驗核心，聘請專業實驗技術人員常駐院內，累積動物實驗經驗，甚至可進一步協助研發新的動物實驗模式，使院內人員減少因不熟悉動物實驗而失敗的風險，並在申請研究計畫時，能協助撰寫有關「動物實驗計畫書」，加速計畫申請之行政流程。這些步驟直接或間接落實減量及精緻的政策。

核心設立地點與空間規劃

小動物實驗核心設立必須符合實驗動物照護及使用委員會（IACUC）之規定，考量醫院屬密閉空間且人員出入頻繁之場所，不適合設立，經與醫學院動物中心協商，同意於動物中心九樓914室，以及八樓第四手術室部份空間提供給本部做為動物實驗核心之用，本部規劃如下：

九樓914室

九樓914室是specific pathogen free (SPF) 等級實驗室，主要以存活性動物實驗為主，913室和915室分別是大、小鼠代養區，方便使用者提取和術後照顧 。914分設二個手術區，在第一區旁有一懸臂式解剖顯微鏡區供精密手術使用，第二區設置一高階螢光解剖顯微鏡。

目前，914室已開始使用，914室因為是SPF潔淨區，進入914室必須著裝，以降低手術污染。腎臟科林裕峰醫師是核心第一個914室使用者，進行腎臟Ischemia-reperfusion injury (IRI)，單側輸尿管阻塞手術(Unilateral Ureteral Obstruction)，以及慢性腎臟纖維化疾病(Chronic kidney disease)動物模型等研究。

八樓第四手術室

此空間適合一般較小規模手術，或潔淨程度不需那麼高的非存活性手術。分二個手術區和二個儀器區，儀器區分別擺設自由基測定儀和十六頻道訊號接收器，自由基測定儀可偵測活體器官和細胞的自由基變化，十六頻道訊號接收器可以接收組織氧訊號和血壓血流訊號。手術區歡迎委託或自帶儀器操作實驗。

核心目前己有的重要設備和放置地點

放置地點:914室
設備品項	說明
高階解剖顯鏡(含1X, 和0.75X接物鏡頭和相機)	Olympus, SZX10, (5~115倍) 腳踏式電動調焦距，方便手術之進行，手術操作距離：9公分以上
高階科研相機（SZX10解剖顯微鏡專用）	彩色相機(Olympus EP50)附影像擷取系統, 500萬畫素
螢光高倍解剖顯微鏡(含1X, 20X接物鏡和相機)	Leica, MZ16F, (7~2300倍); Flexacam C3 , 1200萬畫素相機，適合細微組織螢光結構觀察和影像擷取
小動物呼吸器泵浦	Harvard呼吸器(品名：VentElite)大小鼠通用唧筒
代謝籠	糞、尿收集，只適用小鼠(mouse) ，目前有五籠
氣麻機	麻醉氣體使用isoflurane，大、小鼠適用
大、小鼠氣管插管套組	https://www.youtube.com/watch?v=7GqgXDeU5Nk 請參考上述網路影片說明
頭掛式手術放大鏡	可放大3倍，方便手術插管、縫合
BSL1無菌操作檯	犧牲動物，摘取器官和primary cell之用
放置地點:第四手術室
解剖顯微鏡和相機	Olympus SZ61解剖顯微鏡；DP27 500萬畫素彩色相機
十六頻道生理記錄器	可記錄來自都卜勒血流監測儀(OxyFloTM Pro) 血流和組織氧氣分壓(OxyLiteTM Pro)與溫度監測儀來的訊號，並可連續偵測動脈血壓
自由基測定儀	自由基測定儀可偵測活體器官及各類細胞自由基變化，可量化自由基和Luminol, Lucigenin, MCLA作用後所釋放的冷光，三者可用在活體動物
透膚式連續腎絲球率監測記錄系統(Medibeacon’s system)	利用測量皮膚上唯一從腎臟排除的螢光染劑的消失速率，計算腎絲球濾過率，單位是ml/min，螢光染劑需向原廠購買
大、小鼠尾巴採血平台	本平台有鼠尾部側燈照明及放大鏡，增加尾部血管清晰度，提升採血、給藥成功率
放置地點:第七共研
小動物血球分析儀	可分析各種血球百分比，使用毛細管採血，僅需20 µL即可檢測，檢測速度，每支檢體約45秒
小動物乾式自動生化分析儀	各種體液之分析，單次檢體分析量40 µL/test，可分析項目：GGT、GOT、GPT、CPK、LDH、Amylase、GLU、BUN、CRE、UA、C-reactive protein、TG、Total bilirubin、Total-cholesterol、Ca++、Mg++、TP、ALB、NH3、Na+-K+-Cl-、lipase、Phosphorus等，超過30項(含)以上檢測項目
3D腫瘤測量儀	3D腫瘤測量儀，以非侵入式儀器測量腫瘤體積，相較傳統游標卡尺，可減少人為誤差並提升測量準確度。Peira TM900是利用立體影像掃描技術，也就是大家耳熟能詳的3D掃描，以雙鏡頭量測點位高度，建立3D模型

儀器說明詳見核心網頁: https://reg.ntuh.gov.tw/WebAppointment/Intro/C001.aspx

核心人員介紹

目前本部規劃由第七及第八共同研究室之副研究員及博士後研究員協助指導及研究諮詢服務，另有兩名院聘研究助理執行動物實驗。

1. 林郁里副研究員 (分機#263170)

   研究領域:疫苗及佐劑研發、抗病毒藥物研發、腫瘤治療、靈芝多醣體與靈芝免疫調節蛋白對免疫調節之研究、天然抗氧化物(ex. tea polyphenols, resveratrol, pterostilbene…)之研究。

   動物實驗相關專長:
   
   動物技術：腹腔注射、肌肉注射、皮下注射、尾靜脈注射、顱內注射、管餵、臉頰採血、心臟採血、唾液採集、鼻沖洗液、肺沖洗液、糞便收集和萃取及腫瘤量測等。
   
   動物細胞純化：bone marrow-derived dendritic cells, bone marrow-derived macrophages, peritoneal macrophages, splenocytes, lymph node, peyer’s patch, tumor dissociation, T-cells, B-cells 等。
   
   動物模式：Antigen immunized mice model, Passive sera transfer model, Virus challenge model, Tumor model (Human subcutaneous xenograft model, Murine subcutaneous/orthotopic allograft tumor models)等。
   　

2. 于家城博士後研究員 (分機#263483)

   研究領域:肺血管血流、血壓、阻力、肺高壓、肺再灌流損傷、腎功能評估、蟲草和靈芝對腎功能影響。
   
   動物實驗相關專長:
   
   動物技術：Rat, 頸、股動、靜脈插管，輸尿管插管，腎、肺動脈插管，自由基器官測量，甲狀腺切除，卵巢切除，動、靜脈插管經皮下頭骨頂葉出皮膚插管。
   
   動物模式：大鼠腎、肺IRI模式，糖尿病鼠誘發模式，低氧艙肺高壓鼠模式
   　

3. 潘群凱技術員 (分機#263247)

   動物實驗相關專長:尾靜脈注射、皮下注射、腹腔注射、管餵、面頰採血、灌流臟器摘取、Cs-137照射、3D腫瘤測量、tumor dissociation

核心委託服務項目

項目	內容
1.大、小鼠投藥及採樣	(1)氣管插管(含經喉頭插管) (2)左、右頸動、靜脈；股動、靜脈；腎動脈 (以上插管可經由頭頂部出口，利於多次給藥或抽血實驗)；輸尿管插管 (3)大鼠卵巢、甲狀腺、腎臟切除及組織採樣 (4)代謝籠操作 (尿及糞便收集) (5)管餵藥物 (6)尾動、靜脈抽血、給藥 (7)動物安樂死，臟器灌流，送組織切片
2.生理、生化檢驗	(1)尿液、血液exosomes檢測 (2)小動物臟器自由基檢測 (3)腎絲球濾過率(GFR) 檢測 (4)血液生化分析 (Blood Chemistry Assay) (5)血球分析 (6)腫瘤3D體積分析
3.動物細胞實驗	(1) Splenocyte (2) CD4+T cells (3) CD8+T cells (4) BM-macrophage (5) BM-DC (6) tumor dissociation (7) peritoneal macrophage

委託服務申請流程：

截至目前的服務量統計自2021年09月開使到2022年5月：

注射類別：2051 (隻) ，非注射類別：1129 (隻) ，手術類別：220 (隻)

客製化服務：14 (批次)

小動物實驗核心未來發展

未來可視院內人員研究需求，規劃發展腎臟、肺臟、心臟血管等病理器官之動物實驗模式（如下所列）

1. 左心室pressure-volume loop檢測 (心臟功能檢測)

2. 肺循環阻力測量 (肺高壓動物模式)

3. 呼吸道阻力測量 (氣喘動物模式)

4. 腎纖維化動物模式 (糖尿病性腎病變)

動物實驗的結果常常需要分生、生化等方法進一步詮釋，而本部正有許多先進的核心服務（基因定序暨生化核心、高通量基因體暨巨資料分析核心、顯微影像核心、流式細胞分選核心、免疫研究核心、細胞製備暨檢測核心）可供動物實驗檢體後續分析（核酸定序、組織影像掃描、獨特細胞分選、組織冷切、尿液血球分析等），小動物實驗核心亦可協助轉介上述核心給予研究人員，增加研究之深度與效率，提升論文質量。

參考資料：

1. Nicole F., Peter D., Gilly G.  Survery of Canadian animal-based researchers’ views on the three Rs: replacement, reduction and refinement PLoS ONE 6(8): 1-14, 2011.

2. Fontana F., Figueiredo P., Martins J.P., Santos H.A.  Requirements for animal experiments: problems and challenges  Small 2004182: 1-8. 2021.

3. Hiroshi K., Yasuyki S., Teruo F.  Organ/body on a chip based on microfluidic technology for drug discovery  Drug Metab Pharmacokinet 33: 43-48, 2018.

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