動物実験の歴史

動物実験の歴史は、紀元前4世紀と3世紀の古代ギリシャ人の著作にまで遡り、アリストテレス（紀元前384年〜322年）とエラシストラトス（紀元前304年〜258年）は、人間以外の動物で実験を行った最初の記録者の1人です。^{[1] 2世紀} ローマの医師ガレノスは、豚とヤギの解剖を行い、「生体解剖の父」として知られています。^[2] 12世紀ムーア人スペインのアラビア人医師で、解剖も行っていたアヴェンゾアルは、外科手術を人間の患者に適用する前にテストする実験方法として動物実験を導入しました。 ^{[3] [4]}この手順の正確な目的は不明ですが、紀元前3400年〜3000年に新石器時代の外科医が牛の穿頭手術を行っています。^[5]これは動物に対して行われた最古の手術として知られており、外科医が技術を練習するために死んだ牛に対して手術が行われた可能性がある。

1242年、イブン・アル＝ナフィスは哺乳類の血液循環について正確な記述を残しました。この循環の完全な記述は、17世紀にウィリアム・ハーヴェイによって提供されました。

科学者で哲学者のフランシス・ベーコンは、1627年に未完のユートピア小説『ニュー・アトランティス』の中で、「解剖や試験に使うあらゆる種類の獣や鳥の公園や囲い地を備え、それによって人間の身体に何が起こっているのかを明らかにする」研究センターを提案した。

1660年代、物理学者ロバート・ボイルは希薄な空気の影響を調べるためにポンプを使った実験を数多く行いました。彼は生きた動物を使った実験を2つ挙げています。「実験40」は、昆虫が減圧状態で飛ぶ能力をテストしたもので、劇的な「実験41」は、生き物が生き残るために空気に依存していることを実証したものです。ボイルは数多くの実験を行い、その中で鳥、ネズミ、ウナギ、カタツムリ、ハエなど、多種多様な動物をポンプの容器に入れ、空気が抜かれたときの反応を調べました。^{[6]ここで彼は、傷ついた}ヒバリ について説明しています。

…鳥はしばらくの間、元気そうに見えたが、空気の排出が進むと、明らかに衰弱し、病気のように見え、その後すぐに、頭を絞められた鶏によく見られるような激しく不規則なけいれんを起こした。鳥は2、3回体を投げ出し、胸を上に、頭を下にして、首を曲げて死んだ。^[7]

18世紀、アントワーヌ・ラボアジエは、呼吸が燃焼の一形態であることを証明したかったため、熱量計にモルモットを使用することを決定しました。彼は、燃焼と呼吸は化学的に同一であるという印象を持っていました。ラボアジエは、ピエール＝シモン・ラプラスの助けを借りてこれを実証しました。彼らは2人とも、モルモットが呼吸するときに放出される「二酸化炭素と熱」の量を注意深く測定しました。^[8]次に、これを「モルモットが吐き出したのと同じ量の二酸化炭素を生成するために炭素を燃焼させたときに発生する熱量」と比較しました。^[8]彼らの結論により、ラボアジエは「呼吸は燃焼の一形態である」と確信しました。^[8]また、この結果は、哺乳類が呼吸によって生成する熱によって、体温が室温よりも高くなることを示しました。

スティーブン・ヘイルズは馬の血圧を測定した。1780年代には、ルイジ・ガルヴァーニが解剖した死んだカエルの脚の筋肉に電気を流すとカエルがけいれんすることを実証し、電気と動きの関係が理解されるようになった。1880年代には、ルイ・パスツールが炭疽菌を羊に投与することで医学の細菌説を説得力を持って実証した。1890年代には、イワン・パブロフが犬を使って古典的条件付けを説明したことで有名になった。

1921年、オットー・レーヴィは、神経細胞と標的細胞とのコミュニケーションが化学シナプスを介して起こるという最初の実質的な証拠を提示した。彼はカエルから2つの心臓を取り出し、イオン浴で鼓動させた。彼は最初の心臓に付着した迷走神経を刺激し、その鼓動が遅くなるのを観察した。2つ目の心臓を最初の心臓のイオン浴に置くと、これも遅くなった。^[9]

1920年代、エドガー・エイドリアンは、活動電位の大きさではなく、活動電位の頻度が信号の大きさを伝える基礎であるという神経伝達理論を定式化した。彼の研究は、孤立したカエルの神経筋標本で行われた。エイドリアンはこの研究によりノーベル賞を受賞した。^[10]

1960年代に、デイヴィッド・ヒューベルとトルステン・ヴィーゼルは、ネコとサルの視覚野のマクロな柱状組織を実証し、視覚における視差感度（つまり、奥行き知覚の主な手がかり）の発達の臨界期に関する生理学的証拠を提供し、その研究によりノーベル賞を受賞しました。

1996年、成体細胞からクローン化された最初の哺乳類である羊のドリーが誕生しました。 ^{[11]羊のドリーのクローン化には、主任科学者}イアン・ウィルムットが応用した核移植と呼ばれるプロセスが利用されました。他の科学者はすぐに実験を再現できませんでしたが、ウィルムットは1年以上の期間を考えると、実験は確かに再現可能だと主張しました。^[12]

1997年、バース大学の発生生物学者ジョナサン・スラックはアフリカツメガエルの革新的な研究により、将来臓器移植に応用できる可能性のある首のないオタマジャクシを作り出した。^[13]

実験室で実験に使われる動物の扱いと方法論の両方について懸念が高まっています。他の動物をより人道的かつ思いやりのある扱いにすることがますます重要になっています。^[14]方法論上の懸念には、動物実験の結果が意図したよりも再現性が低くなる要因が含まれます。たとえば、カナダのモントリオールにあるマギル大学で2014年に行われた研究では、男性が扱ったマウスは女性よりもストレスレベルが高かったことが示唆されています。^{[15] [16] [17]}

1880年代から1890年代にかけて、エミール・フォン・ベーリングはジフテリア毒素を単離し、モルモットでその効果を実証しました。彼は1898年に毒素と抗毒素の混合物を注射することで、他の動物でジフテリアに対する免疫を実証しました。この研究は、フォン・ベーリングが1901年のノーベル生理学・医学賞を受賞した理由の一部となりました。およそ15年後、ベーリングは人間の免疫に適した混合物を発表し、ジフテリアを人類の災いからほぼ追放しました。^{[18]この抗毒素は、} 1925年にノームで行われた血清レースをモデルにしたイディタロッドレースで毎年記念されることで有名です。ジフテリア抗毒素を製造する動物実験の成功は、20世紀初頭の米国における動物実験反対運動の衰退の原因であると考える人もいます。^[19]

1921年、フレデリック・バンティングはイヌの膵管を縛り、膵臓分泌物の分離物を使えば糖尿病のイヌを延命できることを発見した。彼は1922年にジョン・マクロードと共同でインスリンの化学的分離実験を行った。これらの実験では、供給を改善するためにイヌではなくウシ由来の物質が使用された。最初に治療を受けたのはレナード・トンプソンという14歳の糖尿病患者で、体重はわずか65ポンドで、今にも昏睡状態に陥って死にそうだった。最初の投与後、製剤を作り直す必要があり、その作業には12日かかった。2回目の投与で効果があった。^{[20]この2人はインスリンの発見と}糖尿病に対するその治療法により、1923年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。トンプソンはインスリンを服用してその後13年間生きた。インスリンが臨床で使用される前は、糖尿病と診断されることは死を意味していた。トンプソンは1919年に診断された。^[21]

1943年、セルマン・ワクスマンの研究室は、土壌から抗菌物質を見つけるための一連のスクリーニング法を用いてストレプトマイシンを発見した。ワクスマンはこれらの物質に関して抗生物質という用語を作った。ワクスマンは1952年に抗生物質の発見によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。コーウィン・ヒンショーとウィリアム・フェルドマンはストレプトマイシンのサンプルを採取し、 4匹のモルモットの結核を治癒させた。ヒンショーはこれらの研究に続いてヒトでの試験を行い、結核の進行を止め、逆転させる能力を劇的に向上させた。 ^{[22] [23]}英国では衛生状態の改善と生活水準の向上により20世紀初頭から結核による死亡率は減少したが、抗生物質が導入された瞬間からその減少は急激となり、1980年代までに先進国の死亡率は事実上ゼロになった。^[24]

1940年代、ジョナス・ソークはアカゲザルの交差汚染研究を利用して、毎年何十万人もの人々に感染するポリオウイルスの3つの型を分離した。 ^[25]ソークのチームは、アカゲザルの腎臓細胞の細胞培養でポリオの株に対するワクチンを作成した。このワクチンは1955年に一般に公開され、その後5年間で米国におけるポリオの発生を15分の1に減らした。^[26] アルバート・セービンは、ポリオウイルスをサルなどの動物宿主に感染させることで、優れた「生」ワクチンを作成した。このワクチンは1963年に大量消費用に製造され、現在も使用されている。このワクチンは1965年までに米国でポリオを事実上根絶した。^[27]ポリオワクチンの開発過程で10万頭のアカゲザルが殺され、サル1頭から65回分のワクチンが製造されたと推定されている。 1992年にウィンストン・セーラム・ジャーナルに寄稿したサビンは、「人間以外の動物や人間（動物）を使わなければ、人間だけでなく（他の）動物の多くの苦しみや早死を防ぐために必要な重要な知識を得ることは不可能だっただろう」と述べている。^[28]

1940年代には、ジョン・ケイドが抗けいれん作用のある医薬品を探すため、モルモットでリチウム塩をテストした。人間以外の動物は気分が穏やかになったようだった。ケイドはその後、リチウムを自分自身でテストし、その後、再発性躁病の治療に使用した。^[29]リチウムの導入により、1970年代までに躁うつ病の治療は革命的になった。ケイドの動物実験以前は、躁うつ病はロボトミー手術または電気けいれん療法で治療されていた。

1950年代に、げっ歯類、ウサギ、犬、猫、サルの研究を通じて、より安全で揮発性のある最初の麻酔薬ハロタンが開発されました。 ^[30] これにより、動物実験によって開発されたまったく新しい世代の現代の全身麻酔薬への道が開かれ、この麻酔薬がなければ、現代の複雑な外科手術は事実上不可能になります。^[31]

1960年、アルバート・スターは、犬における一連の外科手術の進歩に続いて、人間における心臓弁置換手術の先駆者となった。^[32]彼は、アラン・カルパンティエとともに、2007年にその功績によりラスカー医学賞を受賞した。 1968年、カルパンティエは、免疫反応を鈍らせるためにグルタルアルデヒドで前処理した豚の心臓弁から心臓弁置換物を作った。 毎年30万人以上が、スターとカルパンティエの設計に基づく心臓弁置換物を受けている。 カルパンティエは、スターの初期の進歩について「彼の人工弁が登場するまでは、弁膜症の患者は死んでいただろう」と述べた。^[33]

1970年代には、ハンセン病の多剤抗生物質治療がアルマジロで培養されたハンセン病菌を使って改良され、その後、ヒトの臨床試験でテストされました。今日でも、コオロギはハンセン病を引き起こす菌の培養、菌のプロテオミクスとゲノミクス（ゲノムは1998年に完成）の研究、治療法の改善とワクチンの開発に使用されています。ハンセン病はブラジル、マダガスカル、モザンビーク、タンザニア、インド、ネパールで依然として蔓延しており、2004年初頭の時点で40万人を超える患者がいます。 ^[34]菌は薬物治療やワクチンの開発に必要なレベルではまだ体外培養されておらず、マウスとアルマジロが研究用の菌の供給源となっています。^[35]

マカクザルの HIV-2、SHIV、SIV を用いた非ヒト霊長類エイズモデルは、ウイルスに対する進行中の研究活動を補完するものとして使用されている。テノホビルという薬はマカクザルでその有効性と毒性が評価され、長期/高用量治療では、短期/高用量治療の後に長期/低用量治療を行った場合では見られなかった副作用があることが判明した。マカクザルでのこの知見は、人間の投与計画に応用された。ウイルスの侵入は動物モデルでのみ制御できるため、マカクザルでは抗ウイルス薬による予防的治療が評価されている。予防が感染を阻止するのに効果的であるという知見により、注射針への曝露などの職業上の曝露に対する治療法が変わった。現在では、そのような曝露の後には抗 HIV 薬が速やかに投与されており、この方法によりNHP モデルに似た測定可能な一過性ウイルス感染が発生している。同様に、母子感染と、テノホビルやAZTなどの抗ウイルス薬による胎児予防は、ヒトでは不可能なマカクザルでの管理された試験で評価されており、この知識はHIVに感染した妊婦の抗ウイルス治療の指針となっている。「サルとヒトの研究で得られた結果の比較と相関関係は、動物モデルの妥当性の検証と認識の高まりにつながっています。各動物モデルには限界がありますが、非ヒト霊長類で慎重に設計された薬物研究は、科学的知識を進歩させ、将来の臨床試験の指針となる可能性があります。」^{[36] [37] [38]}

20世紀を通じて、生きた非ヒト動物を用いた研究は、臓器移植技術や移植拒絶反応抑制薬、^{[39] [40] [41] [42]、}人工心肺、^[43]、ペニシリンなどの抗生物質、 ^[44]、百日咳ワクチンなど、ヒトの病気に対する多くの 医学的進歩や治療法につながりました。^[45]

現在、動物実験は、アルツハイマー病^[46]、 多発性硬化症^[47]、 脊髄損傷^[48]、および有用な試験管モデルシステムが利用できない多くの疾患を含む医学的問題の解決を目指す研究で引き続き使用されています。現在、動物に優しい試験、すなわち試験動物の身体的および精神的苦痛を回避する方法にはいくつかの選択肢があります。^{[49] [50]}

獣医学研究のための動物実験は、他の動物を使った研究の約5％を占めています。以下の動物疾患の治療法は、動物実験から導き出されています：狂犬病、^[51] 炭疽菌、^[51] 鼻疽、 [ ^51] ネコ免疫不全ウイルス（FIV）、^[52] 結核、^[51]テキサス牛熱、^[51] 豚コレラ（豚コレラ）、^[51] フィラリアおよびその他の寄生虫感染症。^[53]

他の動物の狂犬病検査には動物が死んでいる必要があり、検査には2時間かかります。^[54]

獣医学における基礎研究と応用研究は、猫白血病ウイルスの治療法やワクチンの改善の探求、獣医腫瘍学の向上など、さまざまなテーマで継続されています。

1655年、生理学者エドマンド・オメーラは「生体解剖の悲惨な拷問は、体を不自然な状態にする」と述べたと記録されている。^{[55] [56]}オメーラはこのように、生体解剖に対する主な科学的反論の1つを表明した。それは、個体が耐える苦痛が結果の正確さを妨げるということである。

1822年、英国議会で最初の動物保護法が制定され、続いて動物実験を規制することを具体的に目的とした最初の法律である動物虐待法（1876年）が制定されました。この法律はチャールズ・ダーウィンによって推進され、彼は1871年3月にレイ・ランケスターに次のように書いています。

生体解剖についての私の意見を尋ねていますね。私は、生体解剖が生理学の真の研究のために正当化されるということには全く同意します。しかし、単なる忌まわしい忌まわしい好奇心のためには正当化されません。それは私を恐怖で吐き気を催させる主題なので、これ以上は何も言いません。さもないと、今夜は眠れなくなってしまいます。」^{[57] [58]}

1860年代、ヘンリー・バーグがアメリカ動物虐待防止協会（ASPCA）を設立した際に、米国で医学研究における人間以外の動物の使用に対する反対運動が起こりました。アメリカ初の反動物実験団体は、1883年に設立されたアメリカ反動物実験協会（AAVS）でした。

英国では、 1877年4月28日のメディカル・タイムズ・アンド・ガゼット紙の記事によると、主に聖職者からなる動物実験反対運動家たちが、「これは動物実験です」「これは生きた犬です」「これは生きたウサギです」と題されたポスターを多数用意し、サンクトペテルブルクのエリアス・フォン・シオンの作品を模倣したとされるポーズで人間以外の動物を描いていたが、記事では画像はオリジナルとは異なるとしている。当時英国で生きた人間以外の動物の動物実験に積極的に関わっていたのは10人から12人程度に過ぎないとされている。^[59]

当時の反動物実験主義者は、慈悲の普及こそが文明の大義であり、動物実験は残酷であると信じていた。しかし、米国では、知識のある国民が他の動物を注意深く賢明に利用することを支持する声が広まったため、反動物実験主義者の努力はすべての議会で否決された。米国における初期の反動物実験運動は1920年代に大きく衰退した。全体として、この運動は米国で立法上の成功を収めなかった。1999年に可決された実験動物福祉法は、研究、食品生産、消費者製品開発など、あらゆる分野で利用される他の動物の福祉を保護することに重点が置かれていた。^{[60] [61]}

一方、人間以外の動物実験を支持する人々は、医学や生物学の知識を進歩させ、人間や動物が使用する製品の安全性を確保するためには、他の動物を使った実験が必要だと主張した。1831年、ダブリン動物園（ウィーン、パリ、ロンドンに次いでヨーロッパで4番目に古い動物園）の創設者は、生きている間も死んだ後も動物を研究することに関心を持つ医療関係者だった。^[62] 「生体解剖の王子」^{[63]として知られ、生理学の父として知られる}クロード・ベルナール（妻のマリー・フランソワーズ・マルタンは1883年にフランスで最初の生体解剖反対協会を設立した^[64]）は、1865年に「生命の科学は、長くて不気味なキッチンを通り抜けなければたどり着けない、素晴らしくまばゆいばかりに光り輝くホールである」と有名な​​文章を書いている。^[65]「（人間以外の）動物の実験は、人間の毒物学と衛生学にとって完全に決定的なものであり、これらの物質が人間に与える影響は、程度の差はあるものの、（他の）動物に与える影響と同じである」と主張して、 ^{[66]バーナードは動物実験を標準的な}科学的方法の一部として確立した。^[67] 1896年、生理学者で医師のウォルター・B・キャノン博士は、「反動物実験主義者は、セオドア・ルーズベルトが『良心のない常識は犯罪につながるかもしれないが、良心のない常識は犯罪の手先である愚行につながるかもしれない』と述べた2つのタイプのうちの2番目である」と述べた。^[60]動物実験賛成派と反対派の分裂が初めて世間の注目を集めたのは、20世紀初頭のブラウン・ドッグ事件のときで、何百人もの医学生が、解剖された犬の記念碑をめぐって反動物実験主義者や警察と衝突した。^[68]

• モデル生物の歴史
• 動物実験
• アラリック・フリティオフ・ホルムグレン