3 rs奖获得者

获奖者:Laura Pellegrini博士，MRC分子生物学实验室

作者描述了一种开发代表脉络膜丛的大脑器官的方法，脉络膜丛是血液和脑脊液(CSF)之间的保护屏障，类似于血脑屏障。这篇论文，发表于科学在2020年7月，描述了许多第一次在体外神经学研究，从脉络膜丛屏障功能的精确建模到它们产生和储存脑脊液的能力。

脉络膜丛的研究尤其具有挑战性，因为该区域位于大脑深处，阻碍了患者的活组织检查用于研究。啮齿类动物和猕猴被用来建立药物通过脉络膜丛进入中枢神经系统的能力，但许多这些药物在临床试验中失败了。脉络膜丛之前已经被建模了在体外使用类器官技术，但缺乏屏障功能和脑脊液生产等关键特征，阻碍了它们的吸收取代在活的有机体内研究。

介绍获奖论文中描述的人类类器官在体外筛选平台有助于防止无效化合物进展到在活的有机体内研究。它们还可用于研究病原体跨界进入中枢神经系统的能力，包括SARS-CoV-2 (COVID-19)病毒。此外，脉络膜丛类器官产生的脑脊液中含有类似于人类脑脊液的生物标志物和蛋白质，每个类器官产生的脑脊液量是小鼠胚胎的20倍。

高度赞扬:诺丁汉大学的Jennifer Ashworth博士

Jennifer Ashworth博士和他的同事们发表了一篇备受称赞的论文，重点是用非动物衍生的水凝胶取代基质凝胶。基质凝胶是从小鼠肿瘤中提取出来的，用于许多疾病在体外支持细胞生长的研究。它越来越多地用于基于实验室的疾病模型的3D培养中，大约100只老鼠就可以生产出一个研究所每年所需的Matrigel数量。然而，它的化学成分没有很好地定义，影响了研究的可重复性

水凝胶的描述在高度赞扬的论文中，发表在矩阵生物学,是否可以通过添加蛋白质和糖来“调节”，改变它们的硬度和组成来复制不同的在活的有机体内环境。这种水凝胶已经被用于支持乳腺癌细胞，包括细胞系和患者提取的样本，否则这些细胞将需要使用大量的Matrigel来维持，或通过植入小鼠。

获奖者:弗朗西丝卡·纳恩博士，摩顿研究所

禽红螨是一种血食性体外寄生虫。它们是蛋业的一个全球性问题，通过刺激和贫血影响蛋鸡的福利。螨虫是用化学物质控制的，但是，反复使用导致了抗药性，最近的研究工作集中在开发疫苗和新型生物农药上。初步完成了疫苗控制方法的评估在体外在进行现场试验前使用血液检测，每种候选疫苗有750至800只鸡接触螨虫，并设有佐剂对照组。在体外例如，由于非特异性螨虫死亡率高，分析方法可能不可靠。结果，测量了疫苗的功效在体外并不总是转化为现场试验中螨虫数量的减少。

Francesca开发了一种“on-hen”螨虫喂养装置，改进了候选疫苗的筛选，以避免不必要的现场试验。这个装置由一个网状袋组成，里面有大约100只螨虫，它们已经被饥饿了三周。小袋装在接种过疫苗的母鸡的大腿上——网孔足够大，可以让螨虫的嘴部接触到母鸡的皮肤，但又足够小，可以容纳螨虫。每个候选疫苗使用4只鸡，3小时后，去除网片，回收螨虫，并在96孔板中保存长达6天，以评估死亡率。该设备已经被用于提供数据，阻止了7种疫苗和疫苗输送方法进入实地试验。使用对鸡装置进行的初步预筛选共涉及56只鸡，每只鸡在3小时内接触100只螨虫，而实地研究将使用近5500只鸡，在100天内接触10000只螨虫。on-hen设备已经被英国和国际上的学术和商业实验室使用。通过改变网格的大小，该设备有潜力用于其他寄生虫的研究。

获奖者:Marta Shahbazi博士，MRC分子生物学实验室

胚胎植入子宫是一个关键的步骤，在这个阶段有很高的流产率。研究着床和其他早期胚胎事件在技术和伦理上都具有挑战性。新利体育网页版大部分工作是在老鼠身上进行的，通常是转基因动物，需要相关的手术和大量动物的繁殖。Marta的研究表明，通过可复制的、新颖的3D小鼠胚胎干细胞培养，可以将这种使用最小化，这种培养可以可靠地模拟植入时和植入后的发育，避免了对受体小鼠进行胚胎移植的需要，以及随后为了获得早期胚胎而筛选动物。

玛尔塔和他的同事先前描述了一种在体外在着床点以外培养人类胚胎的方法，克服了传统上限制人类胚胎用于研究的技术挑战。获奖论文建立在此基础上，报告了使用小鼠和人类胚胎干细胞3D培养的比较功能实验，确定了胚胎着床时重塑形成羊膜腔的关键因素。这揭示了细胞效能和组织形状之间以前未知的联系，干细胞“naïve多能性”(即成为有机体中任何细胞类型的能力)的丧失会触发空腔的形成和胚胎的发育进程。在这些研究中使用3D培养取代了使用500只老鼠，重要的是，通过证明它们可以用来回答基本的生物学问题，该研究导致世界各地的多个群体采用了这种培养，进一步减少了对动物的使用。

获奖者:里基·帕塔尼博士，伦敦大学学院皇后广场神经学研究所和弗朗西斯·克里克研究所

作者使用患者来源的干细胞来研究运动神经元疾病，也被称为肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。他们优化了诱导多能干细胞(iPSCs)定向分化为高度富集(> 85%)成熟脊髓运动神经元和星形胶质细胞的功能群体的方案。功能和转录组学分析表明，这些细胞反映了肌萎缩侧索硬化症病理的关键方面，包括运动神经元突触形成中断和导致运动神经元死亡的核蛋白定位错误。

该模型提供了一个工具，以更好地了解疾病和筛选潜在的治疗方法，使一些目前依赖于小鼠模型的研究得以进行在体外。Patani博士和他的同事们已经将稳健的iPSC分化协议转移到合作的学术中心，使英国的三个研究小组能够将他们的部分研究从动物模型转移到其他研究。与小鼠模型相比，细胞模型在科学上有许多好处，其中重要的是能够反映患者的遗传异质性，调查疾病的散发形式(90%的病例)，并允许对早期分子事件进行研究。新利体育网页版

高度赞扬:Diogo Mosqueira博士，诺丁汉大学

本文描述了用CRISPR/Cas9引入人多能干细胞-心肌细胞(hPSC-CM)的致病突变而建立的人肥厚性心肌病(HCM)模型。作者在一种编码收缩蛋白-肌球蛋白重链的基因中产生了11种变异，这种基因经常在疾病中受到影响。这些细胞分别被分析为二维单分子层和三维人类工程心脏组织，这部分再现了心脏组织的结构。病变心肌细胞表现出HCM的特征:肥厚和代谢、收缩力和钙处理异常。

这些细胞系已经在欧洲与三个小组进行了传播，以进一步建立对该模型的信心，并增加其吸收。在基础研究和早期药物开发中，这种基于细胞的方法可以替代一些动物模型来研究HCM的机制和候选靶点治疗HCM的疗效。在毒理学上，这些细胞可以用来检测一种化合物对HCM患者有害的可能性。

高度赞扬:伯尔尼大学Bernhard Voelkl博士

作者调查了在多个实验室进行实验如何影响结果在活的有机体内研究，与在单个实验室进行的实验相比。他们对中风、心肌梗死和乳腺癌动物模型的13种不同干预措施的440项临床前研究进行了模拟，比较了单实验室和多实验室研究设计在一系列群体规模和实验设置下的效应大小估计的准确性。

单一实验室的研究通常无法准确预测治疗效果，导致对动物群体规模的低估或高估。在单个实验室的研究中使用更多的动物往往导致对效应量的有效估计更少，因为这减少了测量之间的可变性，但并没有提高测量的准确性。相比之下，多实验室设计在不需要使用更多动物的情况下，精确度提高了42%。这些发现表明，尽管有普遍的假设，但研究内标准化是造成重复性差的主要原因。

获奖者:牛津大学的Elisa Passini博士

作者开发了一种在网上一种比动物实验更准确预测药物诱发心律失常风险的模型。

他们表演了一场在网上药物试验”，在1213个模拟人类心室细胞的对照人群上测试了62种不同浓度的药物和参考化合物。

在一个用户友好的软件“Virtual Assay”中测量了药物引起的心脏电生理变化，该软件是为此目的开发的，已经被四个制药合作伙伴使用。该计算机模型在预测人类药物诱发心律失常风险方面显示了89%的准确性，而此前进行的动物研究数据显示的准确性高达75%。

重要的是，该模型还有一个优点，即它代表了在患者中看到的电生理变化。它优于其他在网上用一种模型万能的方法平均实验数据，不考虑学科间的可变性。在模拟中考虑可变性对于捕捉人类群体水平上药物反应的差异至关重要，并具有识别高危亚群体的潜力。

高度赞扬:Christian Tiede博士，利兹大学

这篇论文表明，可以生成Affimers，即众多靶标的“替代结合蛋白”，验证了抗体替代结合试剂在分子和细胞研究中的使用。他们分离出针对12个不同目标的亲和蛋白，并将它们与7个不同案例研究中的等价抗体进行比较。研究人员表明，由于Affimers的特异性和其他因素，在各种分子和细胞生物学应用中，Affimers可以等同于或优于抗体。

在不使用动物的情况下在实验室中创造亲和性抗体的能力意味着它们有可能在许多常见的分子和细胞应用中取代(动物制造的)抗体。

高度赞扬:迈克尔·沃克博士，圭尔夫大学

这组作者描述了一种替代的实验设计和分析方法——称为“分裂小区”设计——将18luck新利体育官网登录动物安置在混合菌株组中。雌性C57BL/6(黑色)、DBA/2(棕色)和BALB/c(白色)小鼠被分配到强化或标准治疗组，并筛选常见测量和/或福利相关的行为、生理和血液学变量，包括皮质酮代谢产物输出和刻板行为。结果表明，生活在混合菌株三组中并不会减少小鼠的福利，也不会导致菌株依赖或富集的典型差异发生任何变化，证明它是一种可选的研究设计。

“分区”设计的应用意味着每个治疗组需要的动物更少。作者估计，与传统设计相比，这种设计可以将实现80%动力所需的动物数量减少一半以上。测试多个菌株增加了实验的外部有效性，从而增加了结果对其他环境背景或人群的普遍性。

获奖者:英属哥伦比亚大学Joanna Makowska博士

作者提供的证据表明，钻洞和直立等自然行为对实验鼠的福利很重要。他们在两种不同的笼子里观察了老鼠的行为:标准的实验室笼子和大型的半自然的笼子，有专门的洞穴区域。

他们发现，在老鼠的一生中，即使隧道已经存在，它们也很容易钻洞，几乎每天都在重组隧道。如果在大笼子里给老鼠足够的空间，它们每天会站起来好几次，甚至会一直到比较老的时候，还会在小的时候经常爬。相比之下，在标准实验室笼子里的老鼠无法进行这些行为，而是横向伸展，这表明它们是在补偿自己在自然直立姿势下无法伸展的能力。

这项工作为改变实验室大鼠住房的指导方针提供了科学依据，包括增加笼子高度和提供钻洞材料。一些实验室已经修改了他们的老鼠窝，以适应论文中描述的一些特征。

获奖者:Madeline Lancaster博士，MRC分子生物学实验室

作者开发了第一个人类胚胎大脑的3D模型，使用了人类诱导的多能干细胞，这种干细胞能够自发地自我组织成类似人类大脑的结构，具有离散的、相互依赖的区域。这是在适应生长条件下实现的，有专门的基质支持和通过纺纱改善对营养物质的获取。这篇论文还描述了使用小头畸形症患者的皮肤细胞来创建类器官模型。

动物模型在研究神经发育方面的适用性是有限的，因为它们不能概括研究人类大脑生物学和疾病所需的解剖学和功能复杂性。从人体组织中开发脑类器官是减少神经系统疾病研究中对动物依赖的革命性一步，并有可能在开发新疗法方面发挥作用。

• NC3Rs博客:迷你大脑显示出在神经疾病研究中取代动物的巨大潜力。

获奖者:斯特灵大学的劳拉·霍尔博士

这项与阿斯利康(AstraZeneca)合作的研究改进了狗的口服给药技术。根据霍尔博士制定的客观福利评估框架，作者证明，与标准方法相比，改进的、精炼的方案可以将狗的压力降到最低。

在英国，大多数实验犬都用于安全测试，而口服给药是这些测试中最常用的程序之一。这篇论文表明，使用看似小的改进(用食物奖励的正强化训练，给药信号，训练时用美味的糊状物覆盖给药管)显著减少了口服给药对狗的负面福利影响。改进后的方案使研究人员能够更快速、更有效地给狗注射药物，而且没有进一步的成本。霍尔博士一直在与英国各地的狗狗机构合作，以最大限度地发挥她的工作效果，并分享最佳实践。

• NC3Rs博客:改善实验犬的福利。

高度赞扬:海利·弗兰西斯博士，维康信托基金会桑格研究所

本文描述了从患者活检组织中获得的结直肠癌类器官生物库的开发和表征工作。研究表明，类器官能准确反映原始肿瘤的分子特征和多样性。该生物库对80多种常用或实验性癌症药物进行了检测。

肿瘤来源的类器官有潜力取代许多涉及患者来源的异种移植(PDX)小鼠的研究，包括个体化药物和药物开发。类器官的生产成本较低，成功率高于患者肿瘤样本在小鼠的移植率。这项技术可能填补癌症遗传学和患者试验之间的空白，补充并从长远来看取代基于异种移植的药物研究，并允许个性化治疗设计。

• NC3Rs博客:癌症类器官:癌症生物学家武器库中的一个重要新工具。

获奖者:牛津大学Oliver Britton先生

作者已经建立了一个心脏电生理的计算机模型，其中包含了自然变化。通常情况下，当使用计算机模型来测试一种药物如何影响心脏时，药物对心脏的影响会与电生理学的平均概况进行比较。但这一平均数据并不能真正代表所有人群，因为每个人的心脏属性都存在自然差异。这种新方法有可能使计算机模型更强大，对人类反应的预测能力也更强，因此，在研究中使用动物是一种更可行的选择。这是第一次在这样一个模型中成功地考虑到自然变异，并且该方法可以应用于其他疾病。该方法还被开发成一个用户友好的软件包，称为虚拟分析，这是一个主要的促进工业吸收，不需要专家编程和建模经验。作者已经计划使用同样的方法来建立理解疼痛和糖尿病的计算机模型。

高度赞扬:Olivier Frey博士，苏黎世联邦理工学院

Frey的论文报道了一种体外培养多细胞球状体的新方法。这项工作是工程上的一个重大进步，它把悬滴法和微流体结合在一起，大大扩展了培养球状体的实验选择。使用悬挂滴法培养细胞，意味着3D细胞球体可以不受支架或培养皿的限制而生长。微流体系统允许精确的液体处理，包括连续介质和废物交换，也允许测试物质，如候选药物，通过培养。这是第一次将这两种方法结合起来，其结果为提高体外研究的预见性提供了真正的希望。微流体悬滴网络已经表明，代表不同器官的球形细胞可以按生理顺序相互连接，并能够通过代谢物转移相互交流。这是令人兴奋的，因为这种能力是创建多器官芯片上的身体模型的第一步。

高度赞扬:Nicola powell - glover博士，阿斯利康英国公司

在新药的动物安全试验中，必须测定药物的血药浓度。历史上，检测药物浓度需要大量的血液。这意味着在对大鼠的研究中，单独的大鼠组被用来测量浓度，而另一组大鼠被用来评估药物对动物的影响。血液分析方法的进步意味着，有了正确的分析设备，非常小的血液“微样本”现在就足够了。从大鼠身上提取微量血液样本比从大鼠身上提取大量血液样本更快速、压力更小。这篇论文提供的证据表明，重复提取微样本不会对成年大鼠产生不利影响，因此不会干扰解释这些安全性研究的能力。这意味着可以从同一只动物身上获得有关药物浓度及其影响的信息，从而在药物浓度和效果之间建立直接联系。这是一项重大的科学进步。这也意味着这些安全性研究所需的老鼠要少得多。作为这项工作的结果，只要有敏感的分析方法，阿斯利康现在在所有大鼠安全测试中例行使用微采样。

高度赞扬:布里安娜·加斯基尔博士和约瑟夫·加纳博士，普渡大学和斯坦福大学

小鼠通常被安置在温度(20-24°C)，人类觉得在实验室工作很舒服。小鼠在30˚C以下会感到冷应激，这可能会损害许多方面的生理和福利。然而，到目前为止，满足一只老鼠的热需求所需的筑巢材料的数量是未知的。在这项研究中，作者根据温度和筑巢材料的组合，找出了老鼠想在哪里度过它们的时间。他们发现，老鼠喜欢26-29°C之间的温度，但当提供6-10克筑巢材料时，它们会从喜欢更温暖的温度转变为窝。这些结果表明，为了建造完全成型的巢穴，实验室小鼠应该提供不少于6克的筑巢材料，但为了消除热应激可能需要10克或更多。这些结果有可能对全世界数百万实验室小鼠的福祉产生积极影响。

获奖者:剑桥大学格登研究所梅雷克斯·赫奇博士

剑桥大学格登研究所的梅雷克斯·赫奇博士获得2013年3Rs奖自然这篇论文详细介绍了荷兰Hubrecht研究所开展的工作，该研究开发了一种培养系统，使成年小鼠干细胞生长并扩展为功能完整的三维肝组织。

肝脏生物学家多年来一直试图在实验室中培养肝细胞，因为这将减少他们在研究肝脏疾病时对小鼠的依赖，并将为医学研究和药物安全测试开辟新的机会。到目前为止，还没有实验室能够成功地破译如何分离和培养这些细胞。

肝干细胞通常在肝脏中处于休眠状态，只有在损伤后才变得活跃，产生新的肝细胞和胆管。赫奇博士和他的同事们找到了负责这种再生的特定类型的干细胞，这种干细胞可以被一种关键的表面蛋白(Lgr5)识别⁺)，它们与肠、胃和毛囊中的类似干细胞共享。

通过分离这些细胞，并将它们置于合适条件的培养基中，研究人员能够培养出小型的类肝器官，这些器官在实验室环境中存活并扩展了一年多。当移植回患有肝脏疾病的老鼠体内时，它们继续生长，改善了疾病，延长了老鼠的生存期。

在使用大鼠和狗的细胞进一步改进了这一过程后，uch博士现在开始用人类细胞进行试验，这不仅与人类疾病的研究更加相关，而且还可以转化为患者自身肝组织的移植。

对于这种新方法在肝脏研究中减少动物使用的潜力，uch博士说:

“通常情况下，一项研究要调查一种潜在的药物化合物来治疗一种肝脏疾病，每次实验需要多达50只活动物，因此测试1000种化合物将需要5万只老鼠。通过使用我开发的肝脏培养系统，我们可以用只来自一只老鼠的细胞来测试1000种化合物，从而显著减少对动物的使用。

多年来，培养有功能的肝细胞一直是肝脏生物学家的圣杯，因此，无限供应的肝细胞可能会对理解肝病的基础研究和药物筛选和安全测试产生巨大的3Rs影响。

• NC3Rs博客:迷你肝脏研究获得动物替代潜力3卢比奖。

高度赞扬:Gyorgy Fejer博士，普利茅斯大学

因开发了一种用于传染病研究的培养巨噬细胞的新方法而获得认可，这将减少对小鼠的使用数千只。

• NC3Rs博客:在实验室培养的免疫细胞可以显著减少动物在研究中的使用。

高度赞扬:Daniel Adams博士，加州大学旧金山分校

亚当斯博士从人类矫形外科医生那里获得灵感，开发了一种生物兼容的钛颅骨植入物，以减少感染风险，提高猴子的福利，这些猴子正在接受认知研究，直接监测大脑活动。

• NC3Rs博客:从人类矫形外科医生那里获得灵感，以改进猴子的研究。

获奖者:哈佛大学威斯研究所唐·英格伯教授

Ingber教授的研究发表在科学转化医学他描述了一种创新的“芯片上的肺”微型设备，它可以精确复制患病人类肺部的情况，为在临床前药物试验中使用动物提供了一种可行的替代方法。

这种微型装置含有中空通道，内衬有活的人体细胞，模拟了组织之间的界面和整个活器官中所见的独特物理环境。晶莹剔透，灵活多变，大小约为USB记忆棒。

在微型装置的一部分上加真空，它就可以“呼吸”，重现我们的组织在呼吸时的物理扩张和收缩方式。在测试中，它能够成功地复制肺水肿(肺部积液)的情况，并预测一种治疗这种危及生命的疾病的新药的结果，这在动物研究中显示出了益处。

此外，该微型设备还允许研究人员对细胞进行实时高分辨率成像，并对液体流动和血栓形成进行精确测量，这在动物模型中是不容易实现的。

Ingber教授说:“这正是美国食品和药物管理局(FDA)等政府监管机构和制药公司需要看到的进展，以便认真考虑动物模型的替代方法。”

在他们的论文中，研究人员描述了下一步如何将该技术应用于其他人体器官，目标是有一天能够将其作为自动化系统的一部分来测试许多药物。虽然预计它不会立即取代动物研究，但该技术的进一步发展和应用可能使人类疾病的动物模型得到更逐步的取代。

芯片上的肺是如何工作的:

• 在微装置内部有两个平行的亚毫米大小的空心通道，它们被一层薄的、柔性的多孔膜隔开。这种膜上覆盖着基质蛋白，这种蛋白通常将人体组织中的细胞固定在一起。

• 膜的一侧排列着从肺的气囊中分离出来的活的人体细胞，允许空气渗透到通道中，以重现肺中的环境。另一侧含有人肺毛细血管血细胞，细胞表面有一种类似血液的溶液流动。

• 在通道旁边的侧腔处应用真空，重现了我们呼吸时组织的物理扩张和收缩方式。

• 重新创造这些条件是对人类肺部疾病发展新认识的重要一步，这在动物研究中是难以实现的，例如对细胞本身进行高分辨率成像的能力，观察血凝块的形成和液体流动。

推荐人:格拉斯哥大学Susan Barnett教授

来自苏格兰的研究人员苏珊·巴奈特教授因研究发展了一种在体外大鼠胚胎脊髓细胞脊髓损伤模型的建立。这使得实验室能够仅使用一只动物的细胞来测试所研究的药物组合，这意味着如果使用既定的方法，药物减量达到97%。这种方法正在进一步发展，用于更广泛地测试治疗方法。

推荐人:伦敦大学玛丽女王学院Gareth Sanger教授

伦敦的加雷思·桑格教授因研究证明了使用人类——而不是动物——胃肠组织进行药物测试的好处而受到赞扬，这些组织是作为正常外科手术的一部分获得的。

高山修一教授，密歇根大学(美国)

美国研究人员高山秀一教授因开发了一种用于测试抗癌药物的3D细胞培养方法而受到赞扬，这种方法被证明比标准的2D“扁平”细胞培养方法更具有临床反应的代表性，证明了这种方法在药物试验中替代和减少使用动物的潜力。

• NC3Rs博客:从2D到3D，不仅仅是电视的革命

获奖者:剑桥大学Ludovic Vallier博士

Vallier博士的论文着眼于使用人工肝细胞来模拟肝脏的遗传代谢紊乱，有可能减少用于这类研究的动物数量。

这种人工细胞被称为人类诱导多能干细胞(hIPSCs)，提供了再生受损组织和器官的可能性，而且正是它们的潜力减少了用于筛选潜在药物治疗的动物数量，这使Vallier博士在2011年获得了3Rs奖。

人的肝细胞不能在实验室中培养，而啮齿类动物和人类之间的差异意味着几乎不可能在小鼠或大鼠身上完全重现人类疾病，或使用大鼠或小鼠的肝细胞培养物。Vallier博士的团队从7名患有各种遗传性肝病的患者和3名健康人(对照组)身上提取了皮肤细胞(真皮成纤维细胞)。然后他们将皮肤样本中的细胞重新编程成干细胞。然后，这些干细胞被用于生成模拟多种肝脏疾病的肝细胞，并从对照组中生成“健康”的肝细胞。

Ludovic Vallier的创新研究描述了一种生产类似于人类肝脏细胞的方法的发展和验证。这种细胞可以代替动物进行某些类型的早期药物测试，也可以帮助我们预测不良的临床反应。将这些细胞用于药物测试可能是革命性的。Ludovic和他的同事很好地说明了如何解决3Rs问题与提高科学质量相结合。

高度赞扬:安娜·威廉姆斯博士，爱丁堡大学再生医学MRC中心

Williams博士的论文描述了一种新的细胞培养方法，这种方法大大减少了用于测试多发性硬化症损伤神经细胞潜在治疗方法的小鼠数量。

在多发性硬化症(MS)中，免疫细胞进入大脑，引起炎症和脱髓鞘，神经周围的髓磷脂保护层被破坏。大脑可以通过一种叫做髓鞘重建的过程来修复这种损伤，但这种方法不是很有效，而且经常失败。研究人员已经用大鼠和小鼠尝试重现脱髓鞘，并测试可能有助于促进脱髓鞘的药物。这些实验使用了大量的动物。

威廉姆斯博士发现，从幼鼠身上取下的大脑切片在培养皿中生长，保留了大脑的三维结构和正常细胞，并可用于测试可能改善重建的药物的有效性。研究人员还将测量重建的方法自动化，这样分析现在只需几秒钟而不是几个小时。

高度赞扬:斯蒂芬·佩蒂特博士，维康信托桑格研究所

由佩蒂特博士和他在威康基金会桑格研究所的同事们进行的研究提供了一种新的方法来生产转基因小鼠，这种方法避免了使用两种不同的菌株，因此减少了使用的动物数量。

科学家使用转基因小鼠来研究一系列疾病。但是，生产转基因小鼠可能是一个涉及大量动物的漫长过程。出于技术上的原因，科学家们经常在实验的早期阶段使用特定的老鼠品种。然而，他们需要用另一种品系繁殖小鼠，为实验提供所需的基因背景。

“黑6”品种的老鼠(因其皮毛颜色而得名)是许多实验的首选品种。然而，多年来，转基因小鼠只能在另一种菌株“129”中有效地制造出来，从这种菌株中很容易获得胚胎干细胞。这意味着转基因129小鼠必须与黑6小鼠繁殖几代(回交)，然后才能在黑6遗传背景上分析突变。

这项技术有可能使每个项目使用的老鼠数量减少数百只。这些细胞已经被用于一个国际项目，用于研究所有2万只老鼠的基因，现在可以以更高的效率和更少的动物来完成这项工作。

佩蒂特博士的工作包括提取胚胎干细胞，这是直接从黑6小鼠中制造转基因小鼠的起点，从而消除了回交的需要。重要的是，这些细胞经过了修饰，因此可以很容易地通过小鼠皮毛颜色的差异看到它们。这意味着转基因细胞比例最高的小鼠可以被选择用于繁殖，确保只使用那些可能将转基因基因传递给后代的动物。

简·赫斯特教授的研究表明，一种处理实验室老鼠的新方法可以改善它们的福利，提高它们用于科学研究的质量。

实验室里的老鼠通常是用尾巴捡起来的。赫斯特教授的研究证明，这种处理方法会导致高度的焦虑和压力，从而影响实验结果。通过简单地用塑料隧道或杯状的手捕捉老鼠可以大大减少焦虑。这个小小的改变可以很容易地应用，并且有可能对每只用于研究的老鼠的福利产生巨大的影响。

Jenny Nichols博士开发了一种生长小鼠胚胎干细胞(ES)的优化培养基，并首次利用它从非肥胖糖尿病(NOD)小鼠中获得ES细胞。这将大大减少用于研究1型糖尿病遗传基础的动物数量，并有可能对其他疾病的小鼠模型进行同样的研究。

胚胎干细胞来源于早期胚胎，可以在培养中无限生长。它们是生物医学研究的有力工具，因为它们具有“多能性”，这意味着它们可以转化为体内所有类型的细胞，使它们广泛应用于在体外实验和在小鼠中产生疾病模型。

在此之前，要了解哪些基因在1型糖尿病中起作用，需要用修改过相关基因的品系繁殖NOD小鼠。这个漫长的过程需要至少十代的繁殖，涉及数百只动物，在老鼠有合适的基因背景进行实验之前。

从NOD小鼠中提取ES细胞可以直接操纵其基因来研究1型糖尿病，而不需要经过许多代的回交，大大减少了每次实验所需的小鼠数量。NOD ES细胞现在可以免费提供给研究界，这可能会减少全世界用于tpe - 1糖尿病研究的小鼠数量。

这种新培养基含有细胞生长因子和抑制剂的新混合物，但不含动物产品，它还能以极高的效率从迄今为止测试的每一种小鼠品系中提取胚胎干细胞。尼克尔斯博士的实验室已经将这项技术应用到其他疾病的小鼠模型中，在这些疾病中，胚胎干细胞的提取被证明是不可能的。

获奖者:剑桥大学Keith Martin博士和Thomas Johnson先生

马丁博士和他的同事托马斯·约翰逊先生的工作是研究干细胞保护受损视网膜中脆弱神经细胞的潜力。他们的目标是为青光眼和其他眼病开发新的治疗方法。青光眼是全球不可逆失明的主要原因。马丁博士和约翰逊先生开创了一种视网膜组织培养的新方法，取代了在活体动物身上进行实验的需要。

他们已经证明，培养的眼部组织保持健康，保持其分层结构，并保持制造新蛋白质的能力。该组织对干细胞移植的反应也类似于活体动物的眼睛。

这种新方法不仅取代了活体动物的使用，还使使用的动物数量减少了8倍，因为从一只大鼠身上可以获得8个组织切片。

高度赞扬:Charalambos Tymvios先生，伦敦帝国学院

Tymvious因nc3rs资助的关于改进肺栓塞小鼠模型的研究而受到赞扬。

高度赞扬:Jenny Morton博士，剑桥大学

莫顿博士的一篇论文受到高度赞扬，该论文描述了用于神经退行性疾病研究的小鼠认知缺陷测试的改进。

获奖者:伦敦帝国学院的夏洛特·高尔博士

Gower博士在她的研究中研究了血吸虫，这种蠕虫状的寄生虫会引起血吸虫病，血吸虫病是一种热带疾病，影响着全球约2亿人。这种疾病会使人严重衰弱，造成长期的肝脏和肠道损伤，有时甚至会致命。Gower博士的奖项授予了DNA指纹技术的一项新应用，该应用取代了在该研究领域使用动物的需要，提高了她的研究结果的价值和准确性。

Gower博士利用了最近在DNA如何在室温下存储和从微小样本中提取特征方面取得的进展，以便直接从疟疾流行地区的感染者身上收集寄生虫DNA样本。以前，人们需要在实验室中培养寄生虫，从人类粪便中收集虫卵，用它们感染蜗牛和啮齿动物。

高度赞扬:先正达的John Doe博士

获奖者:邓迪大学的Alan Fairlamb教授和Susan Wyllie博士

在他们的研究中，费尔兰姆教授和威利博士用寄生虫感染了仓鼠杜氏利什曼虫导致内脏利什曼病。通过使用不同的感染途径，在不影响科学结果质量的前提下，减少了仓鼠疾病的持续时间和严重程度。

费尔兰姆教授比较了常用的心包内感染途径和腹腔内感染途径。结果表明，腹腔内途径是一种简单、安全、有效的给仓鼠接种方法。

获奖者:帝国理工学院Siouxsie Wiles博士

在她的研究中，怀尔斯博士用与大肠杆菌研究感染途径。传统上，每只老鼠都是通过将一根管子插入它的喉咙将细菌输送到胃里来感染的，这个过程被称为灌胃。

怀尔斯博士尝试用这种方法只感染一只老鼠，然后把它和未感染的老鼠放在一个笼子里，顺其自然。

结果显示，感染率高于传统技术。但更重要的是，这项研究得到了改进，接受灌胃的动物数量大大减少，而新方法也通过提高感染的可靠性减少了使用的动物总数。

• NC3Rs博客:从让细菌发光到在广播中解释科学