在现代生命科学的发展进程中,无数抗癌靶点、代谢机制和免疫疗法,都诞生于一个基础的起点即实验小鼠的饲料槽。
过去 50 年里,纯化日粮被科学界奉为动物实验的金标准。
2026 年 3 月,上述金标准被中国科学家发文质疑。湖南农业大学文利新教授和王吉博士团队在国际顶尖学术期刊Cell Metabolism上发表重磅论文 Scientific value and limitations of purified diets in animal research,论文指出 ——
长期食用纯化日粮的小鼠,其肠道免疫屏障处于残缺状态。研究者们可能一直使用亚健康的模型,探究人类的复杂疾病。
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图片来源:Cell Metabolism
为什么纯化日粮是金标准?
要理解湖南农业大学这项研究的颠覆性,首先厘清历史背景:全球实验室,为何对纯化日粮产生长达 50 年的依赖?
上世纪六七十年代,诸多科学家遭遇实验瓶颈 ——实验可重复性极差。相同的基因敲除小鼠经给药处理后,在纽约的实验室能抑制肿瘤,在伦敦的实验室却毫无效果。
经过仔细排查,科学家发现始作俑者竟是小鼠每天吃的天然全食日粮。
传统的全食日粮由玉米、小麦和大豆粉等农产品混制,有着盲盒般的不可控性:不同批次、产地和季节的谷物,其微量元素、雌激素的含量存在巨大差异。
为了确保实验的可重复性,美国营养学会制定出具有划时代意义纯化日粮标准—— 蛋白质使用酪蛋白,碳水使用玉米淀粉或蔗糖,脂肪使用精炼豆油,外加微克级别的维生素和矿物质。
换言之,纯化日粮剔除了不可控的成分,将复杂的食物替换为成分明确的混合物。此后长达半个世纪的时间里,只要论文材料方法部分写了使用纯化日粮,审稿人便默认实验具备严谨性。
纯化日粮真的就是最科学的饲料吗?
然而,科学的发展是在自我否定中螺旋上升的。
湖南农业大学的科学家们敏锐地察觉到:最干净的纯化日粮,是否真的能模拟真实世界的生命状态?
研究团队通过对比全食日粮与纯化日粮饲养的小鼠状态,在微观层面观察到了新现象。
研究发现,长期饲喂纯化日粮的小鼠,其回肠的绒毛变短,隐窝变浅,肠道上皮细胞的更新速度减缓。
更令人担忧的是,纯化日粮导致小鼠肠道重要的共生菌群,如分节丝状菌的丰度显著下降。
分节丝状菌在调节宿主肠道黏膜免疫过程中发挥重要作用,能够激活小鼠肠道中的 3 型固有淋巴细胞,促进其分泌 IL-22,进而上调抗菌肽的表达,维持肠道黏膜屏障。
纯化日粮因缺乏天然食物中复杂的纤维基质和多样化合物的相互作用,因此无法支持肠道内复杂微生态环境的运转。
科学家们的核心观点很明确:纯化日粮虽然成分精准,但缺失了天然食物中各种成分间复杂的相互作用。
我们长期给小鼠饲喂纯化日粮,这意味着使用了肠道免疫功能不健全的小鼠,测试抗癌药物或者代谢疗法,那么相关结论可能会偏离真实的生理反馈。
研究团队认为「有关机制性的发现,只有在贴近人类真实饮食的模型如全食日粮中进行验证,才能跨域物种的天然鸿沟,应用于临床实践中。」
科研的尽头是量体裁衣
湖南农业大学团队阐述全食日粮的优势的同时,来自麻省理工学院的 Ömer H. Yilmaz 教授团队同期在Cell Metabolism上发表了论文,从不同角度探讨了纯化日粮的使用规范。
美国学者表示,在特定的科学问题面前,纯化日粮提供了成分明确的研究平台,对于提高因果推断的准确性具有重要价值。
比如纯化日粮有三个经典应用场景:
研究某一特定氨基酸如何影响肿瘤生长,在全食日粮中,无法将这种氨基酸单独剔除。借助纯化日粮平台,则能精准定制小鼠的食谱。
对比不同来源的脂肪对代谢的影响,可在纯化日粮的基础上,替换脂肪成分,得出的因果推断便更严谨。
在测试某些容易受饮食干扰的靶向药物时,纯化日粮能提供干净的背景,有助于科学家们探究药物、特定肠道菌群与单一营养素之间的互作机制。
显而易见的是,麻省理工学院团队与中国学者保持了一致的科学共识:他们同样提出,为了使研究的转化价值最大化,建议在谷物型基础饲料或贴近人类饮食模式的饮食体系中开展补充验证实验。
换言之,两篇论文各有侧重,但最终的结论高度一致 ——
科研人员应根据研究的科学问题和目的,慎重选择饲料模型。
畜禽保健湖南省工程研究中心主任、湖南农业大学动物医学院院长易金娥评价:「这两篇同期发表的论文,敢于质疑沿用半个世纪的实验动物日粮金标准,其价值不是给出非此即彼的答案,没说纯化日粮不好,也不说全食日粮是万能的。」
科研既有范式,也有灵活度。
用纯化日粮深挖机制,利用其单一变量控制能力,在微观层面寻找分子靶点;用全食日粮验证转化,将机制发现放进包含复杂膳食纤维、完整微生态相互作用的全食日粮环境中,检验其是否具备抗干扰的性能,有助于其真正走向临床应用。
中国学者与美国学者的两篇顶刊论文,颠覆了长达 50 年的唯纯化日粮理论,提醒生命科学领域的科研工作者,不要为了迎合某种金标准而生搬硬套,必须让模型服务于科学问题本身。
面对这股正在席卷整个生命科学界的新思潮,作为科研一线的你,是否也获得了新的启迪?
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题图来源:图虫创意
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