生物醫學實驗通常是以觀察實驗處理對實驗動物的影響或觀察實驗動物對實驗處理的反應性變化為手段，以求達到探索生命規律和奧秘的目的。這些觀察數據有許多可直接或間接地應用於人類生命科學，從而起到保障或提高人類生活質量的作用。因此，選擇合適的實驗動物對於實驗結果的科學性和可靠性至關重要。
選擇實驗動物，總的目的隻有一個，就是為完成實驗研究，獲得科學穩定和可靠的實驗數據。如何做出科學的選擇，就要看遵循什麼原則，追求什麼效果。為達到探索人類生命奧秘、提高生命質量而進行的研究，就需要與人類有可比性的、穩定可靠的實驗動物。
實驗研究和臨床研究是醫學研究的2個基本途徑，臨床研究離不開實驗室研究的可供信息，實驗室研究的深入開展也依靠臨床研究的啟迪，兩者缺一不可，互為發展。而其共性是都離不開實驗動物。目前，國際常年保有的實驗動物品種、品係達數百種，各實驗動物品種、品係的生物學特性差異較大，而同品種不同品係間也各有其具備優勢的生物學特性。因此，實驗動物的選擇是進行生物醫學科學研究首要考慮的問題。實驗動物選擇的恰當與否，直接關係到課題的設計、經費開支、研究方法的簡繁，甚至影響到課題的成敗及研究結果的正確性。但要從複雜的實驗動物中準確地選擇合適的實驗動物，不是一個簡單的事情，它幾乎涉及實驗動物學的全部內容。因此，必須從觀念和學科高度上給予足夠重視，了解實驗動物學的基本知識，根據實驗動物的特點及實驗內容選用符合要求的實驗動物。
第一節 選擇實驗動物所依據的原則
一、廣泛查閱文獻，積極進行交流
通過查閱文獻，可了解本領域、本項目以往使用的實驗動物情況及其研究結果，充分利用前人的研究成果、研究思想，從而確定深入的研究計劃並可避免重複研究。科研、檢驗和生產傳統應用的實驗動物都是科學工作者長期以來實踐經驗的積累。各個學科、各個研究領域都有自己常用的動物品種和品係。尤其值得注意的是，應該強化查閱實驗動物方麵的文獻和加強與實驗動物科學工作者的溝通，以便有效地充分利用實驗動物學的研究成果，從而使實驗動物選擇及應用更有效、更準確、更好地為自身課題服務。
醫學研究中許多重大突破都和實驗動物有關。如果沒有對實驗動物近交係小鼠的充分了解，也就沒有BALB/c小鼠骨髓瘤細胞與其免疫後的脾細胞融合技術的出現及單克隆抗體技術的產生。第三軍醫大學燒傷研究所關於人體燒傷後腸源性感染觀點的確立在臨床實踐和理論上都是一個突破。其觀點認為，人體體表燒傷後可導致病人腸道菌群失調，使腸道菌群突破屏障進入血液循環引起全身感染。20世紀60年代無胸腺裸鼠的出現和使用，使醫學工作者對人體腫瘤的異種移植成為可能。1983年美國學者Bosma發現T、B細胞聯合免疫缺陷的SCID小鼠後，1988年Mosier等迅速認識到該種動物可能具有巨大的潛在作用，首次將人外周血淋巴細胞及胎肝移植於SCID小鼠皮下及腎包膜下，獲得免疫重建的初步成功。從此，將人淋巴細胞和其他人體組織細胞移植於SCID小鼠而建立SCID-hu小鼠模型的研究迅速興起，引起了世界各國生物醫學多個學科的廣泛興趣，為淋巴細胞分化、腫瘤生物學、感染性疾病、器官移植等多方麵提供了新的途徑。
二、進行必要的動物預實驗
通過自己直接觀察和了解某種動物品係是否適合本課題研究是選擇動物的可靠方法。預實驗的作用在於：①初步觀察動物是否適宜於本項目的研究；②熟悉動物的生物學特性及飼養管理；③檢查與動物實驗配套的實驗條件、方法是否初步到位。因此，在正式動物實驗前進行預實驗有助於實驗人員根據實際情況而不是僅憑理論知識來進行動物的選擇和實驗設計的改進，起到事半功倍的效果。
三、相似性原則
醫學研究中，人們利用實驗動物的某些與人類近似的特性，通過動物實驗對人類疾病的發生發展機製進行推斷和探索，所以掌握實驗動物與人的異同點在動物種屬的選擇上很重要。一般來說，動物進化程度愈高，其功能、代謝、結構愈複雜，反應就愈接近人類，所以猴、猩猩等靈長類是最近似於人類的理想動物。而有些動物進化程度並不一定很高，但是某些組織器官的結構或疾病特點卻與人類很相似。例如，豬的皮膚組織學結構與人相似，上皮再生性、皮下脂肪層及燒傷後內分泌代謝等也相似，選用小型豬做燒傷實驗研究是較理想的實驗動物；小鼠在氫氧化銨霧劑刺激下有咳嗽反應，可利用這個特性來研究鎮咳藥物。
相似性主要包括以下幾個方麵：①結構和功能的相似性；②時相或年齡狀態的相似性；③群體分布的相似性；④生態或健康狀況的相似性；⑤疾病特點的相似性；⑥操作實感的相似性。
四、選用解剖、生理特點符合實驗目的要求的實驗動物
選用解剖生理特點符合實驗目的要求的實驗動物做實驗，是保證實驗成功的關鍵。實驗動物所具有的某些解剖生理特點，為實驗所要觀察的器官或組織等提供了很多便利條件，如能恰當使用，將減少實驗準備方麵的麻煩，降低操作難度，使實驗容易成功。同時不同種係實驗動物對同一因素的反應往往是相似的，即有它共同性的一麵，但也往往會出現特殊反應情況，有它的特殊性。
實驗研究中常要選用那些對實驗因素最敏感的動物作為實驗對象，因此不同實驗動物存在的某些特殊反應性在選擇實驗動物時更為重要。例如，在外科手術操作性模型中，體形大的動物比體形小的動物在操作實感上更接近人類，在此情況下應選用豬、犬等大動物。家兔頸部的交感神經、迷走神經和主動脈減壓神經是分別存在、獨立行走的，而豬、犬、貓等其他動物的減壓神經並不單獨行走，而是行走於迷走、交感幹或迷走神經間，因此，如要觀察減壓神經對心髒等的作用時，須選用家兔。家兔的胸腔結構與其他動物不同，當開胸和打開心包胸膜，暴露心腔進行實驗操作時，隻要不弄破縱隔膜，動物不需要做人工呼吸，給實驗操作帶來很多方便，所以兔適合做開胸和心髒方麵的實驗。大鼠沒有膽囊，不能做膽囊功能的研究，卻適合膽管插管，從而可收集膽汁，進行消化功能等方麵的研究；大鼠肝髒的枯否細胞90%有吞噬能力，肝髒再生能力很強，切除60%～70%的肝葉，仍有再生能力，適用於肝外科實驗的研究。大鼠、小鼠、猴、豬、豚鼠等實驗動物是按一定性周期進行排卵的，不交配也可正常排卵；而兔和貓屬典型的刺激性排卵動物，隻有經過交配的刺激，才能進行排卵，因此可選用成年雌兔來誘發排卵，是觀察藥物和排卵的影響關係、進行避孕藥研究中最常用實驗動物。不同品種、品係實驗動物存在的這些特殊反應，在選擇實驗動物時必須注意。同種但不同品係的動物，對同一刺激的反應也存在差異，在選擇時更要注意。如DBA小鼠對音響刺激非常敏感，聞電鈴聲後可出現特殊的發作痙攣，甚至死亡，而C57BL小鼠卻根本不會出現這種反應；C3H雌鼠乳腺癌自發率達90%，AKR小鼠白血病自發率達65%。
五、選用患有類似人類疾病的近交係或突變係動物
許多自發性或誘發性疾病模型能局部或全部反映人類的疾病過程，這些疾病有的可經遺傳學方法固定於動物品係之中，有的可在動物身上誘發複製。如無胸腺裸鼠、青光眼兔、肥胖症小鼠等帶有免疫缺陷病、遺傳性疾病的動物，在一定程度上減少了人為因素，更接近自然的人類疾病，其應用價值很高。因此，選用適當的動物模型研究相關的人類疾病是非常必要的。
六、選用結構功能簡單又能反映研究指標的動物
進化程度高或結構功能複雜的動物，有時會給實驗條件的控製和實驗結果的獲得和分析帶來難以預料的困難。在能反映研究指標的情況下，應選用結構功能簡單的動物。例如，果蠅具有生活史短（12天左右）、飼養簡便、染色體數少（隻有4對）、唾液腺染色體製作容易等諸多優點，所以是遺傳學研究的絕好材料，而同樣方法若以靈長目動物為實驗材料，因壽命長，其難度是可以想像的。
七、匹配性原則
生物醫學研究的關鍵問題，就是實驗結果的準確性、重複性，而實驗動物的標準化是動物實驗研究結果獲得準確性及重複性的前提條件。因此，在實驗研究中，隻能選用經遺傳學、微生物學、環境及營養控製而繁育的標準化實驗動物，才能排除細菌、病毒、寄生蟲和潛在疾病對實驗結果的影響，才能排除實驗動物的雜交、遺傳學汙染而造成的個體差異及實驗反應的不一致。總之，選擇動物類別或級別時，應根據課題內容要求，綜合評價所選用的動物質量是否與實驗設計、技術條件、實驗方法相適應，切實避免應用高精尖儀器、試劑和低標準或低反應性能動物相匹配；或用低性能測試手段與高標準或高反應性能動物相匹配的不協調的結合。
這種匹配的協調性反映在生物反應性、實驗技術構成及動物品種、品係、年齡、性別、體形、行為特性等方麵。注意人與實驗動物對同一刺激的反應差異，選用對實驗因素最敏感的動物，不同品係的實驗動物在基因型、組織型、易感性等方麵是有差別的，如家兔對體溫十分敏感，適於發熱、解熱和檢查致熱原等實驗研究；大小鼠體溫調節不穩定，就不宜選用。對同一因素的刺激往往會出現特殊反應，人們利用這一特點，可以生產出對人類毒性小而對腫瘤細胞或病原微生物殺傷力強的藥物或弱毒疫苗。
八、易獲性原則
在進行生命科學研究過程中往往會受到實驗室環境、經費支持、設施條件、研究方法等的限製。在選擇實驗動物時，既要注意選用與實驗研究目的相符合的實驗動物，又要注意在不影響實驗質量的前提下，選用最易獲得、最經濟、最易飼養管理的實驗動物來做實驗研究。這樣可以減少實驗研究中的許多困難。大大增加實驗研究的可行性和易行性。比如：在某一研究中，犬和大鼠都可以使用的情況下，就應選擇大鼠，其相對的易獲得性、易管理性及所需的飼養場所比犬要簡單得多，且環境控製、營養控製、係統誤差的控製都較易，並且所需經費大為減少。
第二節 實驗動物選擇應注意的問題
動物對外界刺激的反應存在著種屬差異和個體差異。為了減少實驗誤差，在動物的選擇上還應注意動物年齡、體重、性別、生理狀態、健康狀況及動物品係、等級及個體選擇因素等。
一、年齡、體重
實驗動物的壽命各不相同，在發育上，有的以日計齡，有的以月計齡，有的以年計齡。若對犬和小鼠均觀察一年，所反映的生命過程是完全不同的。即使同樣是犬，不同的年齡段所反映的生命過程也是不同的，而且年齡不同，其生物學特性不同。在受到外界因素的作用時，不同年齡的動物可呈現不同的反應和應激狀態。如兔出生後2周以上肝髒才有解毒功能，4周後可達到成年兔水平；大鼠的葡萄糖醛酸轉移酶約在出生後30天才能達到成年鼠的水平。一般來說，應選擇性成熟的青壯年動物為宜。老齡動物的代謝、各係統功能均下降，除特殊實驗外，不宜選用。所以在選擇實驗動物年齡時，應注意到各種實驗動物之間的年齡對應，以便進行分析和比較。
動物一般可按體重推算年齡，例如，昆明小鼠6周齡時雄性約32g，雌性約28g；Wistar 大鼠6周齡時雄性約180g，雌性約160g；豚鼠2個月齡時體重約400g，日本大耳白兔8個月齡時體重約4500g。應該注意的是，實驗動物的體重與年齡間有一定的相關性，但這種關係依賴於一定的營養水平及飼養條件。在正常營養狀態及飼養條件下，也可根據體重加以選擇，選擇發育正常、體重符合要求的實驗動物，不宜籠統對待。同一實驗中，動物體重盡可能一致，若相差懸殊，則易增加動物反應的個體差異，影響實驗結果的正確性。
二、性別
實驗表明，不同性別的動物對毒物的敏感性不同。例如，給大鼠皮下注射0.1～0.2ml 的30%的乙醇溶液，雄性動物死亡84%，而雌性動物隻死亡30%。有時雌性動物的敏感性較雄性動物為高，如給大鼠麻醉劑（戊巴比妥鈉）時，雌性動物的敏感性為雄性動物的2.5～3.8倍；又如雌性小鼠對食鹽的急性毒性與慢性毒性的敏感性並不一致，急性毒性雌鼠較雄性鼠敏感，而慢性毒性雄鼠較雌鼠敏感。一般來說，實驗若對動物性別無特殊要求，則宜選用雌雄各半。
三、生理狀態
動物的生理狀態如懷孕、哺乳、性周期的不同階段等對實驗結果影響很大，因此實驗不宜選用處於特殊生理狀態的動物進行。如在實驗過程中發現動物懷孕，則體重及某些生理係列指標均可受到嚴重影響，此時應將懷孕動物剔除。當然，為了特定的實驗目的，如證明藥物對妊娠及後代在胎內、產後的影響時，就必須選用這類動物。
四、健康狀況
動物的健康狀況對實驗結果正確與否有直接的影響。健康的動物體形豐滿、發育正常，被毛濃密有光澤且緊貼身體、眼睛明亮活潑、行動迅速、反應靈敏、食欲良好。對於慢性實驗用的動物，尤其是大動物，除了上述一般觀察外，應對每隻動物仔細做全身的健康檢查，主要檢查項目如下。
1.眼睛瞳孔是否清晰，眼睛有無分泌物，眼瞼有無發炎。
2.耳耳有無分泌物溢出，耳殼內是否有膿瘡。
3.鼻有無噴嚏以及漿性黏液分泌物流出。
4.皮膚有無創傷、膿瘍、疥癬、濕疹。
5.頭部姿勢是否端正（若有歪斜，常證明有內耳疾患）。
6.胃腸道有無嘔吐、腹瀉、便秘，肛門口被毛是否潔淨。
7.神經係統是否有震顫，不全性麻痹等。
一時性的健康檢查，不能完全確定動物是否健康，因為有些疾病在潛伏期，常無明顯症狀。一般在實驗前，選好的動物需有7～10天的預檢，並可使動物適應新的飼養條件。
五、實驗動物的選擇和應用應注意有關國際規範
國際上普遍要求動物實驗達到實驗室操作規範（good laboratory pracitce，GLP）和標準操作程序（standard operating procedure，SOP），這些規範對實驗動物的選擇和應用、實驗室條件、工作人員素質、技術水平和操作方法都要求標準化。所有藥物的安全評價試驗都必須按規範進行，這是實驗動物選擇和應用總的要求。同時要遵循目前國際上廣泛宣傳的3R原則，即：reduction（減少），要求提高實驗動物質量，盡可能減少實驗用動物的數量，以獲取同樣多的信息，如在幾個實驗中合用動物或通過改進統計法以減少動物的使用量；refinement（優化），要求盡可能改進實驗程序，減少動物在實驗過程中的痛苦或不安，如使用新的、有效的鎮靜劑；replacement（替代），要求通過使用其他方法或模型來替代動物的使用。美國政府每年拿出1/4～1/2的科研經費用於動物替代的研究項目。
第三節 常見生物醫學研究中實驗動物的選擇與應用
一、藥理學研究中實驗動物的選擇與應用
（一）作用於神經係統的藥物
研究動物行為藥理學最常用的動物有小鼠、大鼠、貓、鴿、猴等，實驗時常用2個種屬的動物。第一種是用實驗比較方便的動物，如小鼠、大鼠；第二種是用非齧齒類動物，最好選用猴或猩猩。選擇動物時應注意各種係動物的特點。第二種適用於做刺激研究，因為大鼠視覺、嗅覺較靈敏，做條件反射等實驗反應良好。但大鼠對許多藥物易產生耐藥性。貓和犬的自然行為多樣而穩定，常用於神經藥理、神經生理以及生物學行為觀察的補充實驗，猴和猩猩則更接近於人類。大鼠和小鼠的活動在夜間比白天多，故研究中樞神經抑製藥在夜間進行實驗較好。不同種屬的動物對藥物的反應可以有明顯差異。如嗎啡對大鼠、兔、犬和猴的作用是抑製性的；而對小鼠、貓、鵝和馬的作用是興奮性的。所以做實驗時要包括不同種屬的實驗動物。
藥物對動物一般活動的影響：常用最簡易的方法是采用直接觀察法，觀察動物的一般行為和特殊情緒，如激怒、躁狂、瞳孔大小、對捕捉抵抗等行為。為便於記錄，可用評定行為改變和行為分級的方法，采用定性和定量來記錄動物行為。
某些敏感動物（主要是鼠類）在受到強鈴聲刺激時，能產生一種定型的運動性發作，稱為“聽源性發作”（audiogenic seizure），這是研究抗癲癇藥物的一種常用模型。可選用DBA/2J係小鼠（聽源陽性鼠）供科研用。也可采用一些藥物來提高大鼠的聽源性發作陽性率。
各種動物的大腦皮質感覺運動區是致癇敏感區之一，特別是猴極易在此區形成癲癇病灶。將鋁劑注入到中央前回和中央後回比單純注入中央前回易於形成；將鋁劑注入到猴和貓的顳葉前部，可引起運動性和精神運動性發作；大腦皮質其他區域不敏感。病理模型的形成以猴最為敏感，貓次之，其他動物不敏感。所以，常選用猴做此實驗，麻醉後在無菌條件下將消毒後的4%氫氧化鋁乳劑用皮內針頭注射到前腦和後腦皮質感覺運動區，注射兩點或數點，勿使藥液外流於軟腦膜內，可在注射後35～60天，出現自發性癲癇發作。如果鋁劑形成的病灶嚴重，也可在注射後2～3周發作。
目前國內外篩選鎮痛藥常用致痛方法，概括有物理性（熱、電、機械）和化學性刺激法。這些方法各有優缺點，其中以熱、電刺激及鉀離子皮下透入致痛法使用居多。常用的動物有小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、犬、猴等。動物實驗中常用的痛反應指標為嘶叫、舔足、甩尾、掙紮及皮膚、肌肉抽搐等。應用猴研究鎮痛劑的依賴性較為理想，因為鎮痛劑對它的依賴性表現與人較接近，戒斷症狀又較明顯且易於觀察，已成為新鎮痛劑進入臨床試用前必須做的試驗。
發熱和炎症都是臨床常見的症狀。實驗室常用病毒、細菌、細菌產物、內毒素和抗原抗體複合物等引起發熱，也有用微量前列腺素（PGE）直接注入動物腦室或丘腦下部進行致熱。實驗性炎症應該選用哺乳類動物，並根據實驗模型的不同采用不同種屬的動物。例如，足蹠浮腫模型須采用大鼠；形成過敏性炎症應首選豚鼠；而家兔則最易產生發熱反應。此外，幼小動物（如小犬、小兔、小鼠）炎症反應相當微弱，甚至可以完全不出現。家兔對刺激的炎症反應與其毛色有關，白毛兔比有色毛兔的炎症強度和炎症經過均較劇烈。
曾致炎組織比初次炎症刺激時反應微弱，因此不宜在同一部位反複複製炎症。動物種屬、年齡和形態特點，對發熱反應有明顯影響。例如，小鼠、豚鼠，有時包括大鼠，均不宜用於複製發熱模型。這些動物的恒溫功能差，對發熱刺激的反應低，有時對熱原性物質的刺激體溫反而下降。而兔的發熱反應典型恒定，因而常用。但須注意，家兔年齡在20～30天以內者可不發生發熱反應，而體重在2kg左右者，結果最為滿意。大鼠則以體重150～200g 為最適宜。
同種動物形態上的差異也會影響到體溫反應，如長毛家兔和長毛犬的體溫比短毛者上升的慢。犬對外界環境的變化反應穩定，但小鼠和大鼠的體溫波動很大。動物長時間捆綁時，體溫可顯著降低；當動物掙紮時則可使體溫升高。因此通常把動物固定在木盒內，以限製其多餘的活動。
給動物注射菌液或內毒素時，注射量並不與發熱反應強度成正比。注入量過大時的體溫可不上升，故劑量的選擇必須恰到好處。靜脈注射菌液或內毒素等引起的發熱較皮下注射迅速而強烈。但注射化學刺激劑則必須注射到動物皮下才會引起較強反應，可能是該類物質刺激皮下組織造成無菌性炎症所致。
去水嗎啡對不同種屬動物具有不同的作用，對某些動物（如犬、貓）可引起頑固性嘔吐；對另一些動物（如馬、牛、齧齒類動物）則可引起驚恐、運動性增高和強製性的齧齒動作；鴿則引起強烈性的啄鑿。為了研究藥物對去水嗎啡的作用，多認為選用具有溫和齧齒動作的小鼠為宜，以觀察藥物能否拮抗去水嗎啡引起的小鼠齧齒動作，來測定其中樞興奮的強度。引起食欲抑製的藥物大多為中樞興奮藥，所以測定藥物對動物食物攝取量的影響，可作為中樞興奮藥的篩選指標之一。常選用貓來研究食欲抑製藥物有無耐藥性及其發生速度，亦可選用小鼠或采用全硫葡萄糖飼喂的小鼠肥胖模型來研究食欲抑製藥。