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動物試驗（英語：animal testing）、動物實驗（英語：animal experimentation）或動物研究（英語：animal research），是指利用人類以外的動物進行科學實驗，以驗證個別因素對接受測試的動物在生理或行為上的影響，並與同種類之生物在自然環境下的狀態進行比對。用於動物實驗的動物稱為「實驗動物」（英語：laboratory animals）。其目的是為了生理學、病理學或心理學的研究[1]。動物的實驗研究通常在綜合大學、醫學院、製藥公司、國防機構以及為各行各業提供動物測試服務的商業設施中進行[1]。動物試驗的重點在於純粹研究的連續性，側重於發展有機體的基礎知識、應用研究，也可能側重於回答一些具有重大實際意義的問題，例如尋找治癒疾病的方法。這項研究應用的具體例子包括測試疾病的治療方法、選育、國防研究和毒理學，甚至還包括化妝品測試。在教育領域，動物試驗有時也是生物學或者心理學課程的一部分。這些實踐操作在不同國家受到不同程度的監管。[來源請求]
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據估計，脊椎動物在動物試驗中每年的使用量——從斑馬魚到非人類靈長類動物——其範圍從數億到十數億[2]。在歐盟，脊椎動物物種占研究中使用動物的93％，2011年使用了1150萬隻動物。[來源請求]據估計，2001年僅在美國使用的小鼠和大鼠的數量為8000萬隻[3]。小鼠、大鼠、魚類、兩棲動物和爬行動物總共占研究使用動物總數的85％以上[4]。
大多數動物在實驗結束後會被安樂死[5]。實驗動物的來源因國家和物種而異；大多數實驗用動物都來源於人工目的性培育，少數是在野外捕獲或者由通過拍賣和動物收容所獲得的經銷商提供[6][7][8]。英國皇家學會等動物實驗支持者認為，實際上20世紀的每一項醫學成就都依賴於某種方式的動物使用[9]。美國國家科學院實驗動物研究所認為，即使是複雜的計算機模型也無法取代動物研究，這些模型無法處理分子、細胞、組織、器官、生物體以及環境之間極其複雜的相互作用[10]。動物權利組織，如PETA和BUAV質疑動物試驗的必要性和合法性，認為這些試驗殘忍且缺乏有效管理，並認為由於誤導性的動物模型無法可靠地預測人類的影響，一些試驗已經過時，成本超過了益處，另一方面也認為動物具有在實驗中不被使用或受到傷害的內在權利[11][12][13][14][15][16]。
術語「動物試驗」、「動物實驗」、「動物研究」、「活體實驗」以及「活體解剖」具有相似的表徵但內涵各異。從字面上看，「活體解剖」是指動物的「活體剖切」，並且歷史上僅涉及解剖活體動物的實驗。該術語偶爾用於貶損任何使用活體動物的實驗；例如《大英百科全書》將「活體解剖」定義為：「對活體動物進行實驗而非治療目的的操作，更廣泛的說法還包含所有對活體動物所進行的實驗」[11][17][18]然而詞典指出這層更寬泛的定義是「僅由反對此類工作的人所使用」[19]。這個詞具有負面含義，意味著折磨，痛苦和死亡[5]。因此「活體解剖」這個詞對於那些反對這一系列研究的人來說是首選，而科學家們則通常使用「動物實驗」一詞[20][21]。
動物試驗的最早參考文獻見於公元前2世紀和4世紀的希臘書籍。亞里斯多德和埃拉西斯特拉圖斯被認為是最早進行活體動物實驗的人[22]。2世紀的羅馬醫生蓋倫首次解剖了豬和山羊，因此他也被稱為「活體解剖之父」[23]。12世紀安達盧斯的阿拉伯醫生伊本·蘇爾也進行了動物解剖；他首次將動物試驗作為一種測試外科手術程序的實驗方法，並將其測試結果應用到人類患者身上[24][25]。
在生物醫學歷史中，動物被反覆地使用。1831年，都柏林動物園的創始人們開始著眼於研究活著的或者已經死亡了的動物[26]。在19世紀80年代，路易·巴斯德通過在綿羊身上引發炭疽病，令人信服地證明了疾病的細菌理論[27][28]。於此同期的羅伯特·科赫則使老鼠和豚鼠感染了炭疽病和結核病。在19世紀90年代，伊萬·巴甫洛夫使用狗來描述「條件反射」則可能是最著名的動物試驗實例[29]。在第一次世界大戰中，德國特工使進入俄國的綿羊都攜帶了炭疽病毒，並為法國騎兵的騾子和馬接種了馬鼻疽病以期達到戰略目的。[來源請求]1917年至1918年間，德軍使投往美軍陣地的騾子染上病菌，病最終造成200頭騾子死亡[30]。胰島素於1922年首次從狗身上分離出來，徹底改變了糖尿病的治療方法[31]。1957年11月3日，一條蘇聯太空犬萊卡成為第一支只在繞地球軌道運行的動物。在20世紀70年代，醫學界研究者使用犰狳來研發抗生素療法和麻風病疫苗[32]，之後再運用在人類身上[33]。人類改變動物遺傳學的能力在1974年向前邁出了一大步，當時魯道夫·耶尼施已經能夠通過將來自SV40病毒的DNA整合到小鼠基因組中從而成功的生產出第一種轉基因哺乳動物[34]。這項基因研究的進展十分迅速，到了1996年成功誕生的綿羊多利是第一個從成年供體細胞中克隆出來的哺乳動物[35][36]。
在19世紀的時候，各國管制藥物的法律都較為寬鬆。例如在美國，當時的政府只能在一家公司因銷售損害顧客的產品而被起訴之後才能禁用其生產的藥品。[來源請求]而到了20世紀，藥物毒理學試驗變得日趨重要。1937年爆發的磺胺酏劑災難最終殺死了100多名使用者。為此美國國會通過法律要求在藥物上市之前先在動物身上進行安全測試。在這之後其他國家也紛紛頒布了類似的法律[37]。在20世紀60年代，由於發生了沙利度胺悲劇，各國政府又進一步完善了法律條文，要求在藥物出售之前，必須針對孕婦的反應進行安全性測試[38]。
隨著動物實驗量尤其是活體解剖實踐的上升，批評和爭議也隨之增加。1655年，「蓋倫生理學」的倡導者埃德蒙·奧馬拉[注釋 1]說：「活體解剖的悲慘折磨體現在使軀體處於不自然的狀態」[42][43]。奧馬拉也和其他研究者一樣認為動物生理學可能會受到活體解剖過程中疼痛的影響，使得結果變得不可靠。而另一方面，在道德的基礎上也存在異議，越來越多的人認為「對人類有益並不能說明對動物的傷害是正當的行為」。許多人也認為動物並不同於人類，因此在動物的結果並不能應用於人類[43]。
而爭議的另一端，贊成動物試驗的人認為動物實驗對於推進醫學和生物學知識是十分必要的。被稱為「活體解剖王子」和「生理學之父」的克洛德·貝爾納[39]和他的妻子瑪麗·弗朗索瓦·馬丁（Marie Françoise Martin）於1883年在法國創立了第一個反活體解剖學會[44]，並在1865年寫道「生命科學是一個極好的，令人眼花繚亂的大廳，只有通過一個漫長而可怕的廚房才能到達」[45]。並認為「動物實驗……對於人類的毒理學和衛生學來說是完全具有說服力的……除了程度，其對人類和動物的影響是相同的」[40]。貝爾納最終將動物試驗確立為標準科學方法的一部分[46]。
1896年，生理學家兼醫生沃爾特·布拉德福德·坎農[注釋 2]博士說：「反活體解剖學家們是西奧多·羅斯福兩種類型人中的第二種，『沒有良心的常識可能會導致犯罪，但沒有常識的良心可能會招致愚蠢 ，這是犯罪的幫凶。』」[48]。在20世紀初的布朗狗事件[注釋 3]中，親動物和反動物試驗團體之間的這些分歧首先引起了公眾的注意，當時有數百名醫學生和反活體解剖學家圍繞著一尊為紀念被活體解剖的狗而立的紀念像與警察發生衝突[50]。
1822年，英國議會頒布了第一部動物保護法，緊隨其後的是1876年出台的《防止虐待動物法》[注釋 4]，這是第一部專門針對動物試驗的法律。查爾斯·達爾文於1871年3月寫信給雷·蘭克斯特[注釋 5]，提出了這項立法：「你問我對活體解剖的看法。對於生理學的真實研究是合理的；而不僅僅是因為該死的可惡的好奇心，對此我完全同意。」[53][54]為了應對反活體解剖學家的遊說，英國成立了幾個組織來保護動物研究：生理學會成立於1876年，為生理學家提供「互惠互利和保護」[55] ；成立於1882年的研究促進醫學協會專注於政策制定；而於1908年成立的研究防禦學會（現為理解動物研究[注釋 6]）則旨在揭示該國動物實驗的事實，這種實驗對人類福祉的極大重要性以及直接歸因於它們的對人類生命和健康的巨大拯救」[57]。
在19世紀60年代亨利·柏格成立美國防止虐待動物協會（ASPCA）時，在美國首次出現反對在醫學研究中使用動物的聲音。之後於1883年在美國成立了第一個專門的反活體解剖組織美國愛護動物協會（AAVS）。這個時代的反活體解剖主義者普遍認為，憐憫的傳播是文明的偉大事業，並認為活體解剖對被解剖的對象來說是殘酷的。[來源請求]然而，在美國，抗爭主義者的努力在每個立法機構中都被擊敗，並被醫學界的優越組織和影響所壓倒。總的來說，這項運動在1966年《實驗動物福利法》通過之前幾乎沒有立法成功的先例[58]。
依據體內寄生的微生物種類，實驗動物按從低到高的標準可分為普通級（conventional，可縮寫為CV）、無特定病原體級（specific pathogen free，可縮寫為「SPF」），以及無菌級（germ free，可縮寫為GF）[註 1][59]。普通級的實驗動物的飼養環境無任何防護措施。無特定病原體級的實驗動物是受國際認可的標準動物模型。這類實驗動物飼養在達到一定條件的動物房中，飼養環境能阻止特定病原體在這類實驗動物中寄生，以減少對實驗結果的影響。而無菌級的實驗小鼠需要生活在無菌環境中，體內不含有任何微生物[60]:22-23[59][61]。
準確的全球動物試驗數據很難獲得；據估計，每年有約1億隻脊椎動物在世界各地進行實驗[62]，歐盟則每年有約1.1千萬隻脊椎動物被用於實驗[63]。而據納菲爾德生物倫理委員會[64]報告稱，全球年度估計數量為5千萬至1億隻。這些數據都不包括蝦和果蠅等無脊椎動物[65]。
美國農業部聯合動植物衛生檢驗署發布了2016年動物研究統計數據。總體而言，美國研究中使用的動物數量（由動物福利法案涵蓋）從767,622（2015年）上升6.9％至820,812（2016年）[66]。這包括公共和私人機構。通過與統計了所有脊椎動物使用量的歐盟數據進行比較，研究的發聲估計2016年美國大約有1200萬脊椎動物用於研究[67]。2015年發表在《醫學倫理學雜誌》上的一篇文章認為，近年來美國實驗動物的使用量急劇增加。研究人員發現，這種增加主要是由於動物研究中對轉基因小鼠的依賴性增加[68]。
1995年，塔夫茨大學動物和公共政策中心的研究人員估計，1992年美國實驗室使用了1.4到2.1千萬隻動物，遠少於1970年所使用的5千萬隻[69]。1986年，美國國會技術評估辦公室報告說，美國使用的動物估計每年從1000萬到超過1億，而他們自己的最佳估計則至少是1700萬到2200萬[70]。2016年，美國農業部列出的數據包含了60,979隻狗、18,898隻貓、71,188隻非人類靈長類動物、183,237隻豚鼠、102,633隻倉鼠、139,391隻兔子、83,059隻農場動物以及161,467隻其他哺乳動物，共計820,812隻，其中包含除了目標繁殖用小鼠和大鼠之外的所有哺乳動物的統計數據。[來源請求]在美國的研究中，狗和貓的使用量分別從1973年的195,157和66,165減少到2016年的60,979和18,898隻[67]。
根據英國內政部的數據顯示，2017年有379萬組動物實驗申請[71]。其中2,960組使用非人類靈長類動物，自1988年以來下降了50％以上。這裡的動物實驗可能是持續數分鐘、數月或數年的實驗。而大多數動物僅被用於一種實驗手法：實驗後通常對動物實施安樂死；然而死亡是很多實驗以及實驗動物的終點[65]。
2017年對英國的動物實驗分類為：
其中「嚴重」的實驗是指任何以實驗對象死亡為實驗結束標準或實驗預期結果為實驗對象死亡的試驗，而「中度」的實驗則是指例如血液測試或者MRI掃描[71] 。
3R原則是指在試驗中更加道德地使用動物的指導原則。這些原則最早由威廉·莫伊·斯特拉頓·羅素[註 2]和R.L.Burch於1959年首次提出[74]。
3R包括：
3R的範圍比僅僅鼓勵動物試驗的替代品更廣泛，但旨在改善動物福利和科學質量，而無法完全避免在研究中使用動物。3R現已在全球許多研究機構中實施，並已被各種立法和法規採用。[76]
儘管3R被廣泛接受，但許多國家——包括加拿大、澳大利亞、以色列、韓國和德國——報告近年來動物實驗使用量的增加，小鼠使用量增加，在某些情況下，魚類被報告相比於貓、狗、靈長類動物、兔子、豚鼠和倉鼠等有所減少。與其他國家一樣，中國也加大了在轉基因研究中對動物的使用量，導致動物總體使用量增加。[68][77][78][79][80][81][82]
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儘管在動物試驗中使用的無脊椎動物遠比脊椎動物多，但這些研究在很大程度上不受法律管制。[來源請求]最常用的無脊椎動物物種是黑腹果蠅和秀麗隱杆線蟲[83]。這些無脊椎動物在動物試驗中較脊椎動物有不少優勢，這其中包括生命周期短，以及可以容納和研究大量數據。以秀麗隱杆線蟲為例，這種蠕蟲的身體是完全透明的，而且科學界也已經完成了對他的基因組測序，而對果蠅的研究可以使用到一系列驚人的遺傳工具[84]。然而，由於其相對簡單的器官組織以及缺乏適應性免疫系統阻礙了這些蠕蟲更深入的被用於如疫苗研發等的醫學研究領域[85]。同樣，果蠅免疫系統與人類的免疫系統差異巨大[86]，昆蟲中的疾病可能與脊椎動物的疾病不同[87]；然而，果蠅和蠟蟲都可用於研究以鑑定新的毒力因子或藥理活性化合物[88][89][90]。
在早期的研究中，研究人員發現有幾種無脊椎動物系統被認為是脊椎動物的可接受替代品[91]。由於昆蟲與哺乳動物在先天免疫系統上有一定的相似性，昆蟲可以在某些類型的研究中取代哺乳動物。這其中，黑腹果蠅和大蜡蛾對於分析哺乳動物病原體的毒力特性特別重要[88][89]。目前科學研究已經證明蠟蛾和其他一些昆蟲對於鑑定具有有利生物利用度的藥物化合物是十分有價值的[90]。
在美國，每年使用的大鼠和小鼠的數量估計為1100萬[67]到2000萬至1億之間[92]。這其中，由於大小、成本、易於處理和快速繁殖率等方面的優勢，小鼠成為最常用的脊椎動物實驗物種。其他常用的齧齒動物還有豚鼠、倉鼠和沙鼠等.[93][94]。小鼠被廣泛認為是人類遺傳性疾病的最佳模型，其與人類基因有95%的相似度。隨著基因工程技術的出現，可以按需求培育轉基因小鼠，並且可以為一系列人類疾病提病理模型[93]。大鼠也廣泛用於生理學、毒理學和癌症研究，但在大鼠身上的遺傳操作比小鼠更難，這限制了這種齧齒動物在基礎科學中的使用[95]。
2016年，英國的各類實驗共使用了超過500,000條魚和9,000隻兩棲動物。這其中最多的是斑馬魚和非洲爪蟾[96]。2004年，英國有超過20,000隻兔子被用於動物試驗[97]。白化兔被廣泛用於眼睛刺激性測試（德萊茲測試），因為兔子比其他動物具有更少的淚液分泌，並且白化兔缺乏眼睛色素使得效果更容易可視化。在過去二十年中，用於此目的的兔子數量大幅下降。1996年，英國有3,693例兔眼刺激手術[98]，2017年這個數字降為63[96]。
貓最常用於神經學研究。2016年美國使用了18,898隻貓[67]，其中約三分之一用於可能導致「疼痛和/或痛苦」的實驗[99]，儘管只有0.1％的貓實驗涉及潛在的疼痛，而麻醉藥/鎮痛藥並未緩解這種疼痛。在英國，2017年僅對貓進行了198次手術。在過去十年的大部分時間裡，這個數字大約為200次[96]。
犬被廣泛用於生物醫學研究、實驗探索和教育，特別是小獵犬，因為它們溫和且易於操作。根據美國人道協會[註 3]的說法，它們被用作心臟病學、內分泌學、骨骼和關節研究中的人類和獸醫疾病模型，這些研究往往具有高度侵入性[102]。犬只的最常見用途是在國際醫藥法規協和會的規定下，排在齧齒類動物試驗之後作為第二種物種用於人類或獸醫用途新藥的安全性評估[103]。
美國農業部動物福利報告顯示，2016年在美國農業部註冊的設施總計使用了60,979隻犬只[67]。根據英國內政部的統計，2017年英國有3,847份實驗申請使用犬只作為實驗對象[96]。而在歐盟大量使用犬只的國家中，德國在2016年對犬只進行了3,976次手術實驗[104]，法國在2016年則進行了4,204次[105]。
非人類靈長類動物（NHP）常用於毒理學測試、愛滋病及肝炎研究、神經學研究、行為和認知、生殖、遺傳學和異種移植[註 4]等領域。他們通常來自野外捕獲或是人工繁殖。在美國和中國，大多數靈長類動物是由中國進行人工繁殖，而在歐洲，大多數靈長類動物依靠進口[107]。歐盟執委會報告稱，2011年，歐洲各地的實驗室總共對6,012隻猴子進行了試驗[108]。根據美國農業部的數據，2016年美國有71,188隻猴子被用於實驗室研究[67]。2014年，有23,465隻猴子被進口到美國，其中929只是在野外捕獲的[109]。在實驗中最常使用的NHP是獼猴[110]；但也使用了狨、蜘蛛猴和松鼠猴等，而在美國還使用狒狒和黑猩猩。截至2015年，美國實驗室約有730隻黑猩猩可供科學研究[111]。
在2003年的一項調查中，研究人員發現89%的單獨棲息的靈長類動物會表現出自我傷害或異常的刻板行為，包括起搏、搖擺、拔毛和撕咬其他個體等[112]。
首例轉基因靈長類動物隨著一項可以將新基因引入恆河猴基因的技術的發展於2001年誕生[113]。這種轉基因技術現在正被用於尋找治療遺傳病亨廷頓氏病的方法[114]。關於非人類靈長類動物的著名研究已經成為脊髓灰質炎疫苗研發以及腦深層刺激手術發展的一部分，而這類研究目前最重的非毒物學用途出現在猴類愛滋病模型SIV中[9][110][115]。然而在2008年，一項禁止歐盟各成員國所有靈長類動物試驗的提案引發了激烈的爭論[116]。
脊椎動物和無脊椎動物的來源各不相同。大多數實驗室使用從幾個主要庫存中心提供的菌株和突變體來自行繁殖和飼養蒼蠅以及其他蠕蟲等[117]。對於實驗用的脊椎動物，其主要來源包括飼養者和經銷商，如提供目的繁殖和野生捕獲動物的Covance和查爾斯河實驗室；提供野生動物交易的企業如Nafovanny。部分動物收容所也直接向實驗室提供實驗用動物[118]。還有大型中心來分發轉基因動物的變種；例如國際基因剔除小鼠聯盟旨在為小鼠基因組中的每個基因分組提供對應的基因剔除小鼠[119]。
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在美國，明尼蘇達州、猶他州、俄克拉荷馬州和愛荷華州這四個州要求由專門的動物庇護所為研究設施提供實驗用動物。另外有14個州明確禁止這種做法，而其餘的州則默許或沒有相關立法管束[120]。美國也允許使用野生捕獲的靈長類動物，而在1995年至1999年期間，有1,580隻野生狒狒進口到美國。1995年至2000年間進口的靈長類動物中有一半是由查爾斯河實驗室或Covance負責的，Covance是美國最大的靈長類動物進口商[121]。聯邦政府規定實驗動物經銷商分兩類：A級育種者由美國農業部許可出售用於研究目的的動物，而B級經銷商則被許可從「隨機來源」，例如拍賣、收容所和報紙廣告來收購動物。一些B級經銷商常被指控綁架寵物和非法捕獲流浪動物，這種做法被稱為「bunching」[8][122][123][124][125][126]。由於參議院商業委員會於1966年報告說，從退伍軍人管理局、梅奧研究所、賓夕法尼亞大學、史丹佛大學，哈佛大學和耶魯大學醫學院等檢索出被盜寵物，出於對部分公眾關注研究設施出售寵物問題的回應，《1966年實驗動物福利法案》被正式啟用[127]。美國農業部在2003年突擊搜查阿肯色州的B級經銷商時，至少收回了十幾隻被偷來的寵物[128]。
在歐盟成員國中，實驗用動物來源受理事會指令86/609/EEC的管轄，該指令要求對實驗動物進行特殊飼養，除非該動物是合法進口且不是野生動物或流浪動物。然而後一項要求也可以通過特殊安排予以豁免[129]。2010年，該指令根據歐盟指令2010/63/EU進行了修訂[130]。在英國，大多數實驗中使用的動物是依照1988年《動物保護法》進行培育的，但如果可以確定特殊和具體的理由，則可以使用野生捕獲的靈長類動物[131][132]。
在關於動物試驗的爭議中，實驗本身對被實驗動物造成的疼痛包括疼痛的程度，以及動物自身對這些體驗的理解能力都是爭論的主題。 [133][134] 根據美國農業部的數據，在2016年有501,560隻動物（約占總數的61％，且不包含大鼠、小鼠、鳥類或無脊椎動物）被用於非瞬間痛苦的手術中。247,882隻動物（31％）用於通過麻醉緩解疼痛或痛苦的實驗，而71,370隻實驗動物（9％）則被專門用於研究會導致的疼痛或在痛苦無法緩解的實驗中被使用。[72]
許多法律法規都要求研究者儘可能少地使用動物來進行實驗，尤其是最終會危及其健康和生命的實驗[135]。然而，雖然決策者認為痛苦是主要問題，並將動物安樂死視為減輕其痛苦的一種方式。但其他人，如RSPCA則認為實驗動物的生命具有內在價值[136]。法規所關注的更傾向於是特定方法是否會導致被實驗對象疼痛和痛苦，而不是實驗導致實驗對象的死亡這一結果是否受歡迎的[137]。一般要求在研究結束時對動物實施安樂死，以進行樣本採集或屍檢；在研究期間，如果他們的疼痛或痛苦屬於某些被視為不可接受的類別，例如抑鬱症、治療無望的感染或者大型動物五天未能進食[138]；或當它們不適合繁殖或由於其他原因不被需要時[139]。
實驗動物應用於試驗研究，可溯自十九世紀末，二十世紀初。百年來經由使用實驗動物從事生命科學研究，促進當今生物、醫學、農業等領域的進步與發展，造福人類與動物的健康與福祉，是有目共賭的。迄至 2008 為止，經使用實驗動物從事科學研究而獲諾貝爾醫學生理獎的科學家有 70 位，其中使用小鼠近親品系DBA（1909 年由美國哈佛大學 C.C. Little 育成）從事研究，就有17位榮獲諾貝爾獎。藉此統計事實，足以窺視實驗動物在人類了解生命現象與發展基礎與應用醫學、藥學、農學等生命科學與技術所扮演的角色、重要性及貢獻。
實驗動物被長期使用在醫學開發上，尤其在疫苗的研究中，實驗動物扮演非常重要的角色。在疫苗能正式使用前，除了體外測試之外，還需要進行動物實驗來證明其安全性及有效性。要研發一項新疫苗，需要有相當多過往的疫苗做的動物試驗數據來支持。而在疫苗產品的品質管理上，動物試驗的結果也更能確保疫苗的品質。
利用動物實驗開發疫苗，對人類生存有其不可或缺性，例如卡介苗的開發。結核病為目前全球單一病原引起最多死亡的傳染病，依據世界衛生組織統計，2001年底全球結核病盛行率為每萬人口12人， 死亡率為每萬人口2.6人，在中南亞、大洋洲、撒南非洲及東亞等區域結核病人數為全球95％，死亡人數則占全球99％，為防範結核病擴散之重要地區。[140]
且動物也是動物實驗的受益者，透過動物實驗，目前為止已經開發出了許多對抗疾病的動物疫苗 ，改善了無數動物的生活。像是狗和貓的狂犬病疫苗、犬瘟熱疫苗，貓白血病疫苗等等，都降低了動物發病的機率。
此外，動物實驗也是保護許多瀕危物種不可或缺的一部分。消除寄生蟲、治療疾病，使用麻醉設備和促進繁殖的能力。比如對動物性行為的研究使人們有可能在圈養中繁殖許多物種，使瀕臨滅絕的物種能夠重新引入野外。[141]
因法規相較於動物實驗中主要以動保法廣泛性的規範，人體臨床實驗的保護是由國內外多項法規組成，包含國內法規如醫療法、人體研究法、個人資料保護法、人體試驗管理辦法、等構成，且因不同的試驗目的也有主題性的法規規範。此外，在人體試驗的多項規範中，若違反則會有大筆金額的罰鍰，以開發者的角度來說，仍然會以動物實驗為初步測試的選擇。 且數據模擬有其侷限，資料庫或是其他生物技術無法反應出受測過程中所有變化的可能，欠缺整體性。即便使用器官晶片進行模擬試驗，仍舊會面臨一些技術上的問題，像是若要測量藥物可能的整體作用，就需要將多個不同單位的器官晶片連接起來，以建構整個器官系統，並觀察其交互作用。然而，目前國外的技術雖能結合多種器官晶片，但仍無法完整的反應真實運作情況，甚至在部分的器官組織上，還有著與真實器官組織的差異存在。 植物基因轉殖的不可用性，每一種植物作為食用疫苗都有它的優缺點。舉例來說，馬鈴薯雖然理想，因為他們從芽眼繁殖，並且可以長期在室溫下儲存，但它通常需要煮熟才食用，但是加熱可能破壞抗原。另一個考量點是，有研究者發現某些抗原蛋白質被消化後，會導致身體這些蛋白質不做出反應，造成口服耐受性(oral tolerance)。
且目前並沒有適當的政府法令來規範這些植物疫苗是否會造成食物鏈的不安全性。基於利潤考量上，若一個產品的主要市場在非西方國家，不會有太多藥廠有興趣開發此產品。最後，雖然歐盟在聲明上表示實施禁售令的同時也必須發展人體測試的新方案，使替代方案成為歐盟貿易協定之公司要件，但另一方面也承認目前並沒有可以完全取代動物實驗的檢驗方式。
動物實驗中的不準確性可以以挑選適當的動物品種來降低，適合疫苗實驗的是雪貂和非人類靈長動物，因為此二種生物的特徵較容易模擬人類施打疫苗的狀況。
例如蒙古沙鼠的左右半腦不相通，適合拿來研究腦梗塞、腦浮腫及腦血流障礙等局部腦缺血模式；天竺鼠在肺部與支氣管處有發育良好的平滑肌，適合拿來做支氣管與過敏方面研究。不同的檢定依照實驗的需求，必須選擇不同的實驗的實驗動物。而操作動物實驗的過程其實就是個擬人化的過程，像是運用特殊品系的小鼠模擬人類高血壓的進程，或是利用先天飽食中樞有問題的小鼠，研究因過度進食肥胖而導致的糖尿病等等，如此操作以便順利連接到人類醫學研究。
疫苗開發實驗動物模式一般分成四類：[142]
（一）實驗或誘發模式（Induced or experimental models） （二）自發模式（Spontaneous or natural models） （三）負模式（Negative or non reactive models）
（四）孤兒模式（Orphan models）
以愛滋病（AIDS）為例，人類疾病動物模式指的是在動物身上進行生物、行為的研究成果，其實驗操作是利用動物產生的先天或誘發性病理變化，以作為人類疾病的參考。[143]然而，動物模式實驗作為人類疾病的一種參考，無法與人類有完全相同的結果。舉例而言，AIDS 研究通常是以猿猴作為人類免疫缺陷病毒(HIV)試驗動物，而根據研究結果顯示出： AIDS 這種誘發模式型疾病研究是存在極大變異性，反覆的操作沒效率的猿猴模式實驗並無法提高實驗的精準度。
替代方案最早可以推論到 1950 年代英國科學家提出的3R觀念中的取代，也就是以其他的方式取代動物實驗，以減輕動物的痛苦與折磨。此後世界各地的動保人士就開始推廣這個觀念，近十年，更是成為了多數歐美國家致力努力的目標，例如荷蘭就立下了要在 2025 年廢除動物實驗的目標。[來源請求]
替代方案目前有以下幾種：
器官晶片：在晶片上放上人體細胞，使其能像在人體一樣工作，可以在這上面測試藥品或者是實驗一些物質對人體的影響。
細胞與組織實驗[144]：胚胎幹細胞或許能成為藥物開發的開端，將疾病的基因植入細胞中，然後將其分化為人類疾病的組織，可用於篩選藥物。而這樣的技術是作用在培養皿上，因此不會對人體有影響，而且幹細胞可以分化為不同的組織，可以藉此做到和直接在人體上做實驗一樣的效果。除了利用幹細胞發展組織之外，人類捐獻的術後或死後細胞與組織也是很好的實驗來源，可以在此測試藥物效果。
根據現行台灣《動物保護法》第 15 條：使用動物進行科學應用，應儘量避免使用活體動物，有使用之必要時，應以最少數目為之。[145]但實際動物實驗管理層面卻不一定符合法規。
1、兔化豬瘟疫苗
台灣是豬瘟疫區，18 年來已犧牲超過 50 萬隻兔子製作「乾燥兔化豬瘟疫苗」[146]。研究報告指出：目前已有不必犧牲活體動物生產的「組織培養」與「E2次單位」疫苗上市，但至今農委會卻不肯停止生產兔化豬瘟疫苗。不僅未落實3R 原則，更已違反《動物保護法》第 15 條「使用動物進行科學應用，應儘量避免使用活體動物，有使用之必要時，應以最少數目為之」的規定。
2、鼬獾狂犬病疫苗動物試驗
2013 年 7 月台灣爆發狂犬病疫情，農委會提出「鼬獾狂犬病毒動物試驗計畫」，農委會的動物試驗目的包括：
（一）驗證現行犬貓用疫苗效力與保護力
（二）瞭解犬隻感染病毒後生理機轉
（三）開發犬貓用疫苗
（四）驗證現行野生動物口服疫苗效力與保護力、瞭解鼬獾感染病毒後生理機轉、開發鼬獾用口服疫苗。
而台灣動物社會研究會對農委會所提出的實驗設計，認為沒有合理證據質疑現今疫苗的保護力。[147] 認為農委會在提出此項動物實驗計畫時並沒有做完整的評估考量，甚至是以「防疫」為由忽略了防疫所需的田調監測參據。由上述疫苗動物試驗案例可看出現行台灣在動物實驗管理上仍不夠嚴謹，甚至有違 3R 原則。而雖然農委會於 2017 年將〈實驗動物照護及使用指引〉法制化，但多項攸關動物福利的規定，指引僅列為「得」提供，而非「應」提供，恐流於形式，不易落實。
20世紀時在動物實驗的程序和物種適用的倫理都還沒有定案，且那時在試驗動物的道德和倫理產生了巨大的改變，像是 2015 年的一項蓋洛普民調發現67%，也就是超過半數的美國人「很關心」或「有些關心」實驗動物。同年進行的一項皮尤民意調查發現，有半數的美國成年人反對實驗動物。 儘管大部分的人對實驗動物關心，學界仍有各種正反觀點，像是湯姆·雷根等人，認為動物有信仰及欲望，所以有精神權利。雷根也發現實驗動物是為了拯救人類而犧牲這個問題，但有人認為，實驗動物幫助人類開發潛在資源是需要的。另一方廢除實驗動物方認為，人類沒有任何正當理由對動物進行有害研究。伯納德·羅林也提出實驗動物的痛苦一定要低於人類得到的益處，且人類並沒有任何道德上的權利去實驗動物而沒對動物有益。唐納德·華生認為實驗動物是人類對動物最殘忍的方式。彼得·辛格提出了另一個想法，認為沒有理由在功利主義下不考慮一個物種是否痛苦，馬爾科姆·麥克勞德和其合作者認為大多數受控的動物實驗沒有採用隨機對照試驗，分派隱匿試驗，盲法試驗，因此會誇大在動物身上測試的藥物的益處，導致很多沒有對人類有幫助而進行的動物研究。
荷蘭和紐西蘭等政府基於大家對實驗動物的關心，立法禁止那些入侵性實驗用在非人的靈長類動物身上，尤其是類人猿身上。2015 年，美國的圈養黑猩猩被列入《瀕危物種法》，這讓那些想對黑猩猩們進行試驗的人更難達成，同樣的因為道德和替代性考量，國家衛生院(美國)，2013 年宣布將大幅減少並最終逐步停止對黑猩猩的實驗。
英國政府也要求實驗動物的犧牲必須與知識的增長權衡。中國，日本，韓國有一些醫學院和機構建立了紀念碑，紀念那些被殺死的動物。在日本，也有一年一度的追悼會（Ireisai 撫霊祭），用於紀念在醫學院犧牲的動物。
不管是有幫助科學實驗的案例，或違反道德規範的案例，都引起人們的關注。像是肌肉生理學，它的基本原理是通過青蛙肌肉所做的功來確定的（包括所有肌肉的力產生的機制，長度和張力的關係，和力和速度的曲線），青蛙由於肌肉能在體外的長期存活以及能分離成完整的單纖維（在其他生物體中不可能），所以仍然常被選為模型生物體。在青蛙的實驗及隨後的小鼠實驗（通常被設計為肌肉萎縮症等疾病的狀態），幫助了現在對肌肉疾病的了解及治療。另一個例子是在1997 年 2 月，蘇格蘭羅斯林研究所的一個研究小組宣布了桃莉羊的誕生，這是第一個從成年體細胞複製出來的哺乳動物。
若依遺傳學分類，則分為：
最早的實驗動物保護機構在19世紀初期成立。[來源請求]而世界上第一家從屬於研究機構的動物福利委員會是在1968年於加拿大設立的。 目前實驗動物的福利保護模式可以分為要求各機構進行的自我監管美國模式和通過立法規定對實驗動物的最低福利要求的歐洲模式兩大類。美國和加拿大實行美國模式，而包括歐洲、澳大利亞、紐西蘭在內其他大部分國家採用歐洲的模式。美國實驗動物福利的主要法規依據是《1966年動物福利法案》，但大鼠、小鼠、鳥類並不受該法令限制。歐洲理事會1986年在ETS 123公約的基礎上制定86/609/EEC號指令，該指令的附錄A曾在2004年進行過修改。歐洲理事會的ETS 123公約不強制要求成員國實行，但一旦簽署該公約，各國就需要進行相關立法 。截至2007年，已有14個歐洲理事會的國家簽署ETS 123公約。歐洲地區的德國、英國、英國、瑞典，以及荷蘭對實驗動物的審批有較嚴格的規範[148]:483-493。
2004年，世界衛生組織（WHO）巴黎會議上有學者提出實驗動物應享有五大基本自由，即五項自由：免於饑渴的自由、免於不適的自由、免於痛苦、傷害和不適的自由、表達主要天性的自由，以及免於恐懼和焦慮的自由。這一標準受到各國的普遍接受，目前已成為指定實驗動物福利法規的重要參考[149]。實驗動物福利應遵循五項原則：動物實驗必須在有必要性的前提下方才進行；應減輕實驗動物的疼痛，同時應儘可能進行麻醉；不應使實驗動物受到非必需的損傷或感知到非必需的疼痛；動物實驗應僅由有經驗的人員進行；應儘可能使用相對低等的實驗動物。此外，實驗動物應該享有五項自由：。動物實驗還應遵守「3R原則」，即替代原則（Replacement）：使用其他方法代替動物實驗，或用相對低等的實驗動物替代相對高等的實驗動物進行實驗；減少原則（Reduction）：應減少實驗動物的使用量；優化原則（Refinement）：應通過優化實驗使實驗動物的痛苦得到減小[148]:483-493[150]。
動物權利主義者認為，動物實驗會使動物生病甚至死亡，而且現時已有很多種類的物品，毋須再研製新的，因此實驗對人類的好處並不存在或未能確定，另一方面實驗肯定會對動物造成傷害，因此動物實驗只是人類為自己利益而犧牲動物生存權的錯誤行為。[76]
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