1. 引言
生命医学交叉学科是一个涵盖生物学、医学、工程学、信息科学、物理学和化学等多个领域的综合学科。随着科学技术的发展，尤其是分子生物学、遗传学、纳米技术、人工智能和脑机交互等领域的进步，生命医学交叉学科迎来了空前的发展机遇，全球各地的高等教育机构积极响应，设立了生物医学工程、生物信息学、系统生物学、医学物理学、生物材料学、合成生物学等多种生命医学交叉学科相关的专业和课程[1]。中国“十四五”规划《纲要》明确提出，增强生物技术与信息技术融合创新的战略意义，旨在推动生物医药、生物育种等产业的快速发展，从而构建起一个强大的生物经济体系[2]。在这个过程中，培养既具备深厚专业知识又拥有实践经验的复合型人才成为了一个关键目标。
教育模式的创新和探索始终贯穿于人才培养过程之中，新时代人才培养强调在传授深厚的基础理论和专业知识的同时，增加对实践能力、创新思维和跨学科协作能力的培养[3] [4]。在此背景下，实验动物作为连接理论与实践的桥梁，扮演了不可或缺的角色。科研工作的严谨性和深度往往需要通过精确的实验来体现，而实验动物则是这些实验中最基本的工具之一[5]。因此，在科学探索的过程中，开设实验动物的福利和伦理使用相关课程变得至关重要。
实验动物安全教育不仅是对实验动物健康的保障，更是确保研究人员安全、保持实验质量和维护科研伦理标准的必要保障。其强调在追求科研进展的同时，必须平衡动物福利和科研伦理之间的关系[6]。因此，安全教育的推广和实施，在生命科学的教育体系中显得尤为重要，不仅影响着科研成果的质量和可靠性，更是对科研人员责任感和伦理观念形成的一种必要培养。简而言之，实验动物安全教育是生命医学交叉学科持续和健康发展的基石，其重要性在当代科研领域已不容忽视。
2. 实验动物安全教育的现状
近年来，研究表明，全球每年约使用2亿只动物用于科学研究，主要包括小鼠、大鼠、兔子和非人灵长类动物[7]。据不完全统计，欧盟每年用于科学实验的动物约为1200万只，其中大部分用于药物研发和毒理学测试，美国则高达2200万只[8]。在国际实验动物安全教育方面，欧美国家积累了较多的伦理规范和法律制度。例如，英国对动物实验实行严格的管控制度，科研人员必须获得“动物实验许可”才能开展相关实验；美国建立了较为完善的伦理审查制度，所有涉及动物实验的项目必须通过机构动物护理和使用委员会(IACUC)的审查。此外，许多发达国家逐渐减少高等动物(如灵长类动物)的实验使用，并大力发展替代实验方法，如计算机模拟和细胞实验。
在我国，全国范围内共使用的实验动物达上千万，其中小鼠和大鼠占比最大，还包括猫、狗、兔、猕猴等大量哺乳类动物。中国近年来在实验动物安全教育方面取得了显著进展。近年来，随着动物伦理的日益重视，越来越多的科研机构开始采用替代实验方法，如细胞培养和基因工程动物模型。2017年通过的《实验动物管理条例》规范了动物实验的各个环节，并要求各单位设立伦理委员会，对动物实验进行伦理审查和监督。许多大型科研机构和大学已经制定了详细的实验动物福利指南。然而，由于政策实施的区域差异和科学发展需求的增加，实验动物的福利问题在某些领域仍存在争议。贵州中医药大学在2023年进行的一项调查发现，80.41%不了解动物实验安全概念，这表明安全教育的普及和培训亟需加强[9]。
3. 国内外案例
尽管全球实验动物安全教育取得了很大的进展，但违背伦理与动物福利的事件仍时有发生。这类事件不仅引发了公众的强烈反应，也对科研机构的信誉造成了严重影响。
案例一、美国麻省理工学院、哈佛医学院和Broad研究所动物实验虐待案。
背景分析：2011年，麻省理工学院、哈佛医学院和Broad研究所在《Nature》杂志发表题为《Selective killing of cancer cells by a small molecule targeting the stress response to ROS》的论文，《Nature》通告称实验中一些小鼠成瘤的直径超过动物福利准则规定的1.5厘米。研究人员对动物的痛苦漠视，导致这起事件成为公众热议的焦点。
问题分析：伦理审查与监督机制的缺失。实验项目启动前虽通过了伦理审查，但在实际操作过程中，伦理委员会未能进行有效的监督和定期审查，导致实验人员在操作过程中忽视了基本的动物福利规定。伦理监督不仅应在实验前进行，还应贯穿整个实验过程；管理和操作人员的伦理意识薄弱。科研人员和实验操作人员的伦理培训不足也是问题的根源之一。动物实验不仅需要科学技术的支持，还要求科研人员具备充分的动物福利和伦理意识，能够在实验过程中及时调整实验方案，保证动物的基本权益。
后果与社会反响：《Nature》撤销了论文中的部分数据，论文作者向公众道歉，《Nature》杂志社要求以后涉及动物实验的论文需作者列出动物使用委员会所允许的最大肿瘤尺寸，并声明这一尺寸不会在试验期间被超过。更重要的是，这一事件引发了广泛的社会反思，学术界和公众对科研中动物伦理的关注度显著提升。
建议与启示：加强伦理审查的动态监督。伦理审查不仅应在实验开始前进行，更应贯穿整个实验周期。实验过程中，定期的检查和实时的监督可以避免类似的虐待事件发生。
案例二、中国西安医学院丢弃实验用狗。
背景分析：2015年，西安医学院的实验室管理中发生严重疏忽，实验室进行实验后未能妥善处理大批实验用狗，将30余只实验用狗遗弃在露天天台，没有任何食物，部分狗身上的毛发已被烧光，皮肤和刀口暴露在外。
问题分析：实验后处理的缺失。实验结束后，动物应当依据实验结果或福利需求被适当地安乐死处理，以避免痛苦延续。然而，西安医学院未能严格执行这一操作，许多实验用狗被弃置，甚至在实验结束后仍然存活于极度恶劣的条件下。这种处理失误不仅违反了动物实验伦理，也在公众中引发了道德愤慨；管理流程缺陷。实验动物从实验开始到实验结束后的处理过程应有严格的管理制度。该实验室未能及时跟进和执行这些制度，导致了管理的失控和福利的严重忽视。相关人员可能将注意力集中在教学上，而忽略了后期的动物处理工作。
后果与社会反响：事件曝光后，西安医学院相关负责人高度重视。医学院暂停动物实验，进行相关条例学习和整改，尤其是实验后动物的尸体处理，并在全院教职工及学生中开展“尊重生命，关爱动物”教育活动。此外，事件在社会上引发了关于高校动物福利的广泛讨论，推动了对动物实验伦理监督机制的加强。
建议与启示：加强高校动物实验管理的规范化。高校实验室管理存在的漏洞揭示了实验动物管理制度的缺陷。未来，应制定更严格的实验动物福利标准，包括实验后期的动物处理措施和相应的监督机制。管理规范化可以避免实验过程中出现管理失控和伦理缺失的情况，确保实验动物在整个生命周期中得到应有的关照；强化伦理委员会的监督职能。高校和科研机构的伦理审查不仅应体现在实验项目启动前，还应贯穿于整个实验过程，特别是对实验后期的处理进行有效监督。伦理委员会应定期检查实验动物的使用情况，防止超量使用和不当处理，并确保科研项目严格遵守动物福利法规。
案例三、德国LPT实验室虐待动物事件。
背景分析：2019年，德国LPT药理毒理学实验室被曝光涉嫌虐待实验用猴，也包括狗和猫，这些动物在实验中遭受了极大的痛苦，且在实验后被遗弃，无人照顾，最终痛苦地死去。此外，还有指控称该实验室篡改了实验数据，存在学术不端问题。
问题分析：灵长类动物实验的高伦理要求。灵长类动物的特殊性：灵长类动物具有较高的智力和社会性，与人类有高度相似的生物学特征。这种相似性不仅使其成为重要的实验动物，也要求更高的伦理标准和保护措施。实验猴在长时间痛苦状态下进行实验，违反了伦理准则，也引发了对灵长类动物实验的伦理性广泛质疑；麻醉与镇痛处理不足。在涉及灵长类动物的实验中，侵入性操作必须严格依赖麻醉和镇痛处理，以确保动物不遭受不必要的痛苦。然而，德国LPT药理毒理学实验室的实验未能提供充分的麻醉和术后护理，导致实验猴在实验过程中承受了极大的生理和心理压力；公众道德观的转变。灵长类动物实验一直以来都是科学界与公众之间争议的焦点，特别是在西方国家，公众对灵长类动物的高伦理保护有更强的诉求。随着社会伦理观念的提升，灵长类动物实验面临越来越大的舆论压力，公众反对声浪渐强。这也意味着，科研机构在进行灵长类实验时必须更加小心，确保每一个操作都符合严格的伦理标准。
后果与社会反响：事件曝光后，德国当局迅速采取了行动，对实验室进行了调查，并采取了相应的法律措施。实验室负责人被逮捕，存活的动物得到了救援。此外，这起事件也引发了人们对于动物实验伦理的深入讨论，以及对现有动物保护法律的审视和完善。
建议与启示：强化灵长类动物实验的伦理标准。由于灵长类动物在生物学和心理上的特殊性，伦理标准必须严格执行。科研机构应为灵长类动物提供最优化的麻醉、护理和生活条件，以确保实验在伦理准则下进行。同时，尽量减少灵长类动物的使用，通过替代技术(如类器官培养、计算机模拟)降低对灵长类动物实验的依赖。
4. 实验动物安全教育的必要性
实验动物安全教育是提升伦理意识的重要途径。众所周知，实验动物福利已成为全球科学界的标准，一个国家或地区在实验动物科学条件和福利管理上的表现，往往被视为其科技水平和文明程度的体现[10] [11]。国际间对实验动物的管理和立法虽多样，但共同承认的一点是：确保实验动物的高福利标准和科研操作的规范性对于任何严谨的科学实验都是必不可少的。然而，科研实践中仍不乏伦理问题的发生[12]。不论是2011年的《Nature》杂志文章撤稿事件还是2016年美国农业部对Santa Cruz Biotechnology的处罚，都表明动物福利不是空话，而是必须遵守的法律规定。这些案例说明了实验动物安全教育对于指导科研工作者做出伦理决策的重要性[13] [14]。因此正确的实验动物安全教育可以加深科研人员对动物权利与福利的认识，提升他们对伦理问题的敏感度。这样不仅能够符合国际科研伦理标准，而且能增强公众对科学研究的信任和支持。
实验动物安全教育是保证科研质量的重要前提。实验动物安全教育不仅仅是实验动物福利相关内容，也会涉及实验动物品种及品系的选取，实验设计注意因素、实验分组等。不同的动物种类和品种可能会对实验结果产生显著不同的影响。因此，实验动物安全教育会涉及到如何根据研究目的和实验设计合理选择动物模型，以及如何评估其健康状态和适宜性[15]。在实验设计方面，教育会着重指导研究者如何遵循科学的原则和伦理的指导，以减少任何可能的偏差和不确定性。这包括如何建立对照组、如何随机分配实验动物、如何确定实验的重复性和统计学的力量，以及如何确保实验的盲法进行，以减少主观偏见[16]。至于实验操作本身，正确的技术和方法对于保障动物福利、提高数据质量至关重要。实验动物安全教育会教授研究者如何进行无痛或最小痛苦的实验操作，包括但不限于麻醉、手术、给药、采样以及动物的日常护理。这样的操作不仅减少了动物的痛苦，也减少了由于应激或疼痛引起的生理和行为变化，这可能会干扰实验结果的准确性。此外，实验动物安全教育还会强调记录和数据管理的透明性和准确性。详细的记录和数据管理对于实验的可追溯性和可重复性至关重要，同时也保证了科研工作的透明度和诚信度。综合来看，实验动物安全教育通过提供全面的知识和技能，不但提升了研究人员的专业素养，还强化了动物福利和科学研究质量之间的关联。这种教育对于促进科研工作的伦理性、有效性和可靠性，以及对增进社会对科学研究的接受和信任发挥着关键作用[17]。
实验动物安全教育是保障科研人员遵守法律法规的关键部分。各国和地区对于实验动物的使用都设立了法律限制和指导原则[6]。研究人员必须了解并遵守这些法规要求，否则可能面临法律责任与道德谴责。这种教育不仅确保了研究活动的合法性，还促进了科研人员对实验动物福利和伦理的高度认识。在实施实验动物安全教育时，研究人员会被培训如何识别和应对科研过程中可能出现的伦理问题。他们将学习到如何制定和执行符合法规的实验方案，这包括获取实验动物的合法来源、确保适当的动物护理、实施合适的麻醉和解痛措施、以及考虑实验的结束点和人道终止实验的条件[18]。教育还会涉及到实验动物的使用应该遵循的“3R原则”——替代、减少和精炼。即在可能的情况下替代动物实验、减少使用动物的数量、以及精炼实验设计和手术技巧，以减少动物受到的痛苦和提高实验的科学价值[19]。另外，科研人员还需要了解如何有效沟通实验动物使用的必要性和目的，这包括与伦理委员会的沟通、与公众的沟通以及在科学出版中对实验动物使用的透明报告[20]。通过实验动物安全教育，科研人员能够构建出一种负责任的科研文化，不仅遵守法律法规，而且能够在确保人类知识进步的同时，尽可能减少动物的痛苦和不适。这种平衡是现代生物医学研究不可或缺的一部分，反映了社会对于科学和伦理双重要求的回应。
5. 实验动物安全教育的内容与方法
1) 理论教育的深化与拓展。在生物医学交叉学科领域，实验动物安全教育的理论部分应致力于加深学生对动物生物学特性的理解、合理选择实验模型以及熟悉相关的福利法规。这要求教育者不仅传授关于实验动物的生理、遗传和行为特性的细致知识，还要培养研究人员在实验设计中进行适宜物种选择的能力[4]。此外，动物保护法规的教学也同样重要，这确保了研究工作的合法性，研究人员应对现行的国内外法律法规如美国的《动物福利法案》、欧盟的《动物福利新法规》以及中国的《实验动物管理条例》等有着透彻理解。课程内容应包含道德原则、法律要求及案例分析，以培养研究人员在实验实施过程中解决伦理问题的能力[21]。同时，对3R原则的深度阐释、伦理实验计划的设计、伦理审查过程以及实验过程中的应急管理也应纳入教学大纲。考虑到法规的不断演进和科技的持续进步，教育内容的持续更新也显得至关重要[22]。例如，在人工智能(AI)领域的发展所引发的伦理问题，如AI系统在训练和性能提升过程中对大量数据的需求，带来了个人隐私保护的重大挑战。这包括数据的收集、存储、处理和共享方式，需要确保AI系统的操作符合如欧盟通用数据保护条例(GDPR)等数据保护法规[23]。因此，高等教育机构和科研单位应通过定期举办研讨会、在线课程、工作坊和学术会议等多种形式，保证实验动物安全教育的持续性和及时性。
2) 加强实践操作能力培养。教育中务必强调实操技能的培训，这涵盖从动物饲养到处理、采样、给药、手术等全方位的技术。通过理论与实操的结合，不仅要关注动物的福利与护理，还要着力于提高研究人员熟练和规范操作的能力[24]。多元化的培训手段，如模拟训练、视频教学、现场示范以及专家一对一指导等，是提高技术熟练度的关键。同时，建立标准化操作流程(SOPs)并确保所有研究人员严格遵循，是保障实验数据准确性和动物福利标准的基础。
3) 伦理案例分析与讨论。实施案例教学，通过分析具体实例提升学生对实验动物科学和伦理问题的认识至关重要。这种学习方式不仅帮助学生找到科研目标与动物福利之间的平衡，而且增强了他们的批判性思维和伦理决策能力[25]。伦理讨论应采用多种形式，如举办辩论会、小组讨论，甚至在社交媒体平台上组织同步讨论，以提高互动性和参与度，并鼓励学生表达并理解不同观点。
4) 提倡新技术的应用。现代技术如虚拟仿真、3D打印的引入，极大地减少了对实验动物的依赖，同时为学生提供了一个熟悉未来科研技术的平台[26]。这些技术提供了一个安全无风险的模拟环境，允许学生在不伤害动物的前提下进行实验操作和解剖学习。虚拟仿真技术可创建详细的动物模型，方便学生进行如虚拟手术等复杂操作，而3D打印技术则可用于打印精确的动物器官模型进行手术练习。另外，人工智能和机器学习的应用也在减轻对动物的依赖方面起到了积极作用。这些技术的运用不仅提高了教学质量和研究效率，也促进了学生对动物伦理的深入理解和培养了负责任的科研态度。这种以技术为导向的学习方式，对学生们持续科研工作和科研范式的可持续发展观念的形成，具有深远影响。
6. 结论
在生命医学交叉学科的教育体系中，实验动物安全教育对于构建学生的伦理认知、操作技能和法规遵循意识发挥着至关重要的作用。这种教育不仅表现了对动物生命的尊重和对科研质量的追求，也是对未来科研道德风险的预防。因此，通过教育改革不断提升教育质量，培养具有高度责任感和专业技能的生命科学研究者，不仅是对动物福利的承诺，也是对科学进步的重要贡献，体现了现代教育的发展与社会责任感。
基金项目
本论文工作受2024年双一流引导专项提升自主创新–业务费(编号：0903075110)、2022年国家教学成果奖–市教委(编号：0701320008)支持。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。