从狗到3D组织模型:2015年3Rs奖

该奖颁奖典礼将于今天(2月29日)举行，来自科学界的150名嘉宾参加了典礼。3Rs奖是NC3Rs战略的一部分，旨在表彰在减少动物使用或改善动物福利方面的杰出科学成果。

两篇论文被宣布共同获得2015年诺贝尔奖。第一个描述了由干细胞创造的人类胚胎大脑的3D模型。这些所谓的“大脑类器官”代表着一项重大的科学突破，因为这是第一次，发育中的大脑的复杂性和结构被复制在体外．这不仅对神经系统疾病的研究有重要意义，而且对取代一些动物研究也有重要意义。

获得最高奖的第二篇论文关注的是基于实验犬的行为、健康和心理健康来评估其福利的框架应用。该框架用于验证在新药测试期间给狗注射物质的精制程序。灌胃——通过口腔将一根细管子暂时插入胃里——是一种常见的给药程序，这项工作有可能将全世界数千只狗的压力降到最低。

一篇描述从患者自身组织中提取出的“个性化”大肠癌类器官的论文也获得了高度赞扬的奖项。类器官的收集代表了导致癌症的主要突变，因此可以用来测试药物，并确定适合特定患者的药物组合。这种研究传统上是在小鼠身上进行的，将人类肿瘤样本植入皮下，研究各种治疗方法抑制肿瘤生长和扩散的能力。

大脑类器官和小头畸形

来自剑桥大学分子生物学MRC实验室的Madeline Lancaster博士开发了第一个3D模型，在这个模型中，脑组织能够自发地自我组织，形成类似人类胚胎大脑的结构。她和维也纳分子生物技术研究所的Juergen Knoblich教授的研究结果发表在大自然。

动物模型在研究大脑发育和疾病方面的适用性可能受到限制，因为大鼠和小鼠等常用动物的大脑不那么复杂，缺乏人脑中存在的关键成分。大脑类器官是在神经疾病研究和开发新疗法方面减少对动物的依赖的重要一步。

这篇论文还描述了大脑类器官如何被用于模拟人类小头畸形症，这是一种最近因与寨卡病毒爆发有关而出现在新闻中的疾病。研究人员观察到，从患者来源的诱导多能干细胞中产生的类器官异常小，与小头畸形患者的小大脑一致。进一步的研究发现，在特定的神经干细胞群中存在缺陷，导致患者来源的类器官过早产生神经元，最终耗尽，导致整体结构变小。

兰开斯特博士，最近给了关于她的研究说:“这个奖项真的是一个荣誉，它将对我的实验室研究人类大脑发育和疾病的努力产生重要影响。这一认可突出了体外方法(如类器官)在模拟人类疾病方面的力量，我希望它将鼓励其他人使用具有3Rs好处的类似体外方法。目前，至少有16个其他实验室正在使用大脑器官的方法，并开始取得重要的发现。虽然这仍处于早期阶段，但我们希望在未来它可以被开发用来模拟精神疾病，甚至是大脑老化和神经退行性变。”

为了更好的狗的福利-小的改变有大的影响

斯特灵大学的Laura Hall博士与阿斯利康公司合作，改进了狗的口服给药技术。这篇论文，发表在药理学和毒理学方法杂志，与标准方法相比，使用食物奖励的正强化训练、给药信号和在训练过程中用美味的糊状覆盖给药管的改进方案可以将狗的压力降至最低，还可以让研究人员更快速、更有效地给狗喂食。

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。通常情况下，在进行药物测试之前，为了让狗熟悉灌胃程序，会给狗“假药”。他们的假设是，这样可以将狗狗随后可能经历的压力降到最低。然而，本文提供的证据表明，虚假剂量对福利有负面影响。这可能对其他物种的假给药也有影响。

霍尔博士即将推出自己的网站，精炼的狗照顾，以传播这项工作的成果，他说:“在英国，每年有超过3500只狗被用于研究和测试，但我们对它们的福利以及福利对使用它们获得的数据的影响知之甚少。”我很高兴NC3Rs已经认识到这项研究对实验室养狗的福利的重要性。我们现在在与阿斯利康合作的基础上，与英国使用狗的组织合作，开发进一步的改进，并分享最佳实践。”

改变癌症研究范式

来自维康基金会桑格研究所的海莉·弗兰西斯博士也因其在《英国科学》杂志上发表的研究而获得了高度赞扬的奖项细胞结直肠癌类器官生物库的特征研究。该研究表明，类器官准确地反映了原始肿瘤的分子特征和多样性，重要的是，该生物库可以用于药物测试。该生物库对80多种常用或实验性癌症药物进行了检测。类器官有可能减少动物在癌症研究中的使用。

Francies博士说:“在癌症生物学家的武器库中，类癌症器官是一个重要的新工具。我们开始从多种癌症类型中提取大量的类器官，希望捕捉癌症的基因组多样性，同时进行药物筛选，以确定新的疗法和预测患者药物敏感性和耐药的分子生物标记物。我们希望这项工作将支持类器官在药物开发中的效用，其中类器官培养可以通过包含通常只在体内系统中发现的肿瘤复杂性方面，帮助弥合细胞系和啮齿动物模型之间的差距。”

一年一度的NC3Rs奖，表彰和奖励3Rs的优秀表现

由葛兰素史克(GlaxoSmithKline)赞助的国际NC3Rs奖每年颁发给在过去三年内发表的原创研究论文的作者，该论文在取代、减少或改进研究中使用动物方面具有突出的科学或技术潜力。申请由专家小组进行评审。该奖项包括1.8万英镑的奖金，外加2000英镑的个人奖金。高度推荐的作品将获得4000英镑的奖金和1000英镑的个人奖励。

葛兰素史克研发部门高级副总裁保罗-彼得·德(Paul-Peter Tak)表示:“在葛兰素史克，我们致力于在研究和开发新疗法中使用的动物的护理、福利和治疗，我们在任何可能的地方替换、减少和改进动物研究。NC3Rs是支持在3Rs领域取得进展的关键，我们很自豪能够支持这个奖项，以鼓励在这样一个关键领域的创新。”

诺贝尔奖评审委员会主席伊恩·金伯教授说:委员会决定年度NC3Rs奖的任务总是艰巨的，但今年比以往任何时候都更具挑战性。一些杰出的提名描述了真正突破性的研究。这是第一次有两个奖项。这些联合获奖者所取得的重大成就是非常不同的，这说明了科学的广度可以影响3r。评审委员会祝贺各得奖者及获高度表扬的得奖者所作出的卓越工作。”

获奖的研究论文

兰开斯特米et al。(2013)。大脑类器官模拟人类大脑发育和小头畸形。自然501 (7497): 373 - 9

doi: 10.1038 / nature12517

资助:这项工作得到了奥地利科学院和奥地利科学基金(FWF)的支持，以及EMBO和海伦·海·惠特尼基金会(HHWF)的博士后奖学金。

Hall LE, Robinson S, Buchanan-Smith HM(2015)。通过灌胃给狗改善剂量:一种协调福利的协议。药理学和毒理学方法杂志72: 35-46

doi: 10.1016 / j.vascn.2014.12.007

资金:该工作得到了BBSRC的支持。

高度赞赏纸

范·德·维特林，弗朗西斯·HE，弗朗西斯·JMet al。(2015)。大肠癌患者活体类器官生物库的前瞻性衍生。细胞161 (4): 933 - 45

doi.org/10.1016/j.cell.2015.03.053

资助:这项工作得到了荷兰癌症协会的支持。

显微镜下可见染色的大脑器官。图片来源:Madeline A. Lancaster/IMBA

在阿斯利康的实验室里，狗被安置在家里的围栏里。图片来源:Laura Hall / refine Dog Care

结直肠癌器官正在实验室里生长。图片来源:海利·e·弗朗西斯，威康信托桑格研究所