動物科學應用計畫審查程序 – 淺談”弊利分析”(Harm-Benefit Analysis)(下)
丁崇原 經理
樂斯科生物科技(股)公司
上期針對 HBA 的發展背景和國際趨勢做了簡要的說明，接下來將舉幾個目前國際間新發展出的 HBA 評估系統進行介紹。
貝特森方塊 (Bateson’s cube)
貝特森方塊 (Bateson’s cube) 是最早被提出具代表性圖像模型。源自於 P. Bateson 在 1986 年發表的報告中提出，這是第一次以圖像模型方法用於動物研究計畫弊利分析的審查程序。因貝特森當時身兼英國 HBA 評估團隊成員之一，HBA 首次出現於英國動物科學程序法的指引文件中；隨後，英國正式將 HBA 納入到動物實驗倫理審查流程。
貝特森方塊主要是以成本-效益分析為評估基礎，初期僅僅有動物痛苦的程度 (成本)和科學品質等二項因子，形成的是一套二維平面圖構模型。隨後將潛在醫療利益 (效益)納入評估體系，發展出三維的 (3D) 立方體圖構(如圖 1)。各項條件依影響程度分為低、中、高三個等級，分別以空白 (低)、線條 (中) 和填滿 (高) 表示，進行 HBA 的評定，當方格內色塊趨向不透明 (填滿) 時，表示弊大於利，表示研究計畫應該禁止；反之 (方格趨向空白)，則該項動物研究計畫應准許執行。
貝特森方塊陸續經其他國家採用並進行部分修飾。歐盟委員會實驗動物計畫評估工作小組發展出修正版的貝特森方塊 (Modified Bateson’s cube) (如圖 2)，並將日常生活使用的三色交通號誌燈號 – 綠、橘 (黃)、紅 – 的概念導入，以顏色來呈現各軸向 (因子) 的有利/不利的狀態 – 綠色表示可接受；黃色表示需要注意；紅色表示禁止。使用上能更清楚地呈現利弊之傾向，成為目前被普遍廣泛接受且認可的弊利分析 (HBA) 的主要方法。
修正版的貝特森方塊以三個軸向分別代表研究 (效益) 的重要性、效益 (目標) 達成的可能性和對動物造成傷害的程度等三項因子。各軸向 (因子) 由原點向外延伸，以綠、橘和紅等不同的色塊來判斷該項因素的影響程度，傾向有利或不利；每項因子可分成低、中、高三種等級，所以共會呈現出有 3 的 3 次方 (即 27種) 組合，構成了類似於魔術方塊 (Rubik’s) 的具有可資辨識的著色立方體。
藉由立體方塊圖層逐層的解析 (詳見圖 2)，依照審查動物研究計畫所座落之區域位置的色塊，輔助作為審查結論的決策基準。當計畫綜合評估結果位於綠色的區塊，表示該項動物實驗是利大於弊，是可被核准執行的研究計畫，反之，若是位於紅色的區塊組合內，顯然是弊大於利，這樣的研究計畫應予否決；問題在於，若是落於橘色區域的情況，這就表示存在有討論的空間，可以從調整計畫方向或執行方法著手，促使整個研究計畫能夠朝向有利的方向進行。
修正版的方塊與貝特森最初提出的方塊組構條件不同之處，是將原來的研究品質一項，改以效益達成的可能性取代。通常，就實務面的思考，權衡輕重之後，除了利益無法積極大於弊害時，修正版的方塊特別強調效益達成的可能性，當利大於弊的情況下，但是效益成果被實現的可能性偏低時，該項動物實驗仍是不應該被核准，如此一來，可促使研究人員在設計動物實驗時，除了利弊的思考，更必須顧及整體計畫預期的目標成效，應該是要能透過動物實驗被達到的，而非僅是空想。當然，最終之計畫核准與否，應以 IACUC 實質審查的結論為主。然而，當委員意見紛歧時，仍須經過適當討論程序，甚至投票作成決議 (全體委員聯席審查會議)。
修正版的貝特森方塊之所以能被廣泛接受，主要是在於能夠提供一套簡單表達傷害-效益分析的概念，且建立有效且清晰的決策標準，有助於動物研究計畫的審查與核准。對於高傷害性 (大弊) 和低效益 (少利) 的研究計畫就應該予以駁回。然而，貝特森方塊亦有其在實務操作上的缺點，在多維構成 (相應類別) 內，對於各因子在其影響程度的定位，或應如何以相應的數據呈現，在這個系統內，尚未能建立有可供遵循的明確規則。
AALAS-FELASA 弊利分析系統
雖然在國際間或各國使用的指南或法規中，均再三強調弊利分析的重要性，並應以其作為動物實驗倫理審查的重要環節，但值得注意的是，這些指南或法令規範並未能提供任何參數或方法說明如何達成適當且嚴謹的弊利分析的程序。如何發展出一套系統化、又能符合動物保護要求的 HBA 評估系統，便成為全球主要國家進行實驗動物研究倫理審查所面臨的重要課題。
為了解決此一課題，美國實驗動物學會和歐洲實驗動物學會聯合會組成的工作小組 (簡稱 AALAS- FELASA WG)，共同完成過去文獻的檢討，並提出一套系統化地的程序，用以評估和比較動物實驗研究中的弊害和效益的方法，以確保在動物倫理審查過程中，能對所有潛在弊、利因素進行全面性和慎密地思考，以及彰顯使用動物於科學研究計畫的價值。
AALAS-FALAS WG 所提出的方法，是參考及引用過去文獻中發表的不同方法和參數，進行整合所產生一套新的 HBA 評估模型，提供 IACUC 在審查動物研究計畫時，作為評估危害/效益的參考工具。這套系統是藉由更廣泛地去思考對動物可能造成的危害，並得兼顧動物實驗造就的各種效益。這套系統主要是透過二階段作業進行評估作業程序，首先需完成傷害分析表 (harm table) 和效益分析表 (benefit table)；接下來則是透過簡明的顏色 (或是積分) 系統來比較總和性的弊/利因素的強度，並藉以得出該項研究計畫被核准、拒絕或是需修正的結論。這套系統所採用弊/利評估項目，其中評估弊的部分是針對五大自由的影響程度為主軸，稱為加害因子 (aggravating factors)，並以動物、實驗和環境等三大主體著眼進行區分細項，其中更將 3R 的精神亦納入整體弊害評估的範疇。在效益的評估方面，則是以社會 (人類/動物/環境)、社會經濟、科學、教育和安全及有效性等五大效益，稱為強化因子 (strength factors)，主要是以 3W1H (why/ how/ what/ when) 的方式來闡述各項獲取效益。其所採用的顏色 (或積分) 系統，主要是由貝特森方塊的色塊系統所衍生出來的，考量僅是使用綠、橘、紅三色系統不易顯現出影響程度的差異性，所以，在這套系統是採用紅色色系，用分別白 (white)、粉紅 (pink)、玫瑰紅 (rose)、紅 (red) 和緋紅 (crimson) 等五種不同深淺顏色色階；積分系統則是以 + 系統為主，分別是 -, +, ++, +++, ++++ 等五階層梯度。在弊 (加害因子) 的給分，是由淺到深色塊對應以 – (no impact) ~ ++++ (severe) 等五個積分梯度；在利 (強化因子) 的部分則是相反表示，即由淺到深對應 ++++ (high impact)~ – (no positive impact)，如表 1 所示。透過弊利分析的綜合判定，當結論傾向於淺色區域，代表利大於弊，可核准該項計畫的執行，反之，評分結果是位於深色區塊，則委員會可以明確拒絕，或嘗試要求修正計畫，以降低對動物的傷害。
受限於篇幅，詳細的分析系統和程序，有興趣的讀者請直接參閱參考文獻 3 的文章 (Laber, 2016)，其中有庠實地說明整套 HBA 系統和分析步驟，文中並附有兩個實際案例的解析，有助瞭解實際的思考面向和決策模式。
科學效度 (Scientific Validity) 對 HBA 的重要性
近年來，也有學者從不同的觀點去探討如何選定 HBA 的評估項目。瑞典學者 Hanno Würbel (2017) 認為在過去 10 年的生物醫學研究資料中，從科學觀點而言，研究計劃本身的精確度 (validity) 和再現性 (reproducibility) 是極差的，特別是在活體動物實驗中，大量研究案例呈現出包括結論誤謬、無再現性及轉譯失敗等結果。會發生這樣的情形，可從研究本身的性質實驗設計執行統計分析和報告等各環節的缺失所影響，因此強化研究的科學效度 (scientific validity)，可以大幅提升實現動物實驗效益成效 (benefit) 的可能性。他所提出的 HBA 評估體系，主要是針對結構效度(structural validity, sV)、內部效度 (internal validity, iV) 和外部效度 (external validity, eV)等三個方面去評估，作為衡量利益的適當性(suitable)；以 3Rs 原則作為對動物潛在傷害(harm) 評估之基礎 (necessary)；平衡弊 (3Rs)和利 (3Vs) 之間的權重，據以作為評定活體動物實驗計畫是否具有充分理由 (adequate) 之基準。
順帶一提，Hanno Würbel 教授受 Charles River Laboratories 的邀請，親自於 2019 年 10月前往於丹佛市舉行的 2019 美國實驗動物學會年會中，特別針對這項有關科學精確度對動物福祉和 HBA 分析的研究論述進行分享。
結語
不論使用何種弊利分析系統進行活體動物研究計畫審查，在提出動物實驗計畫申請時，必須全盤思考對動物的傷害 (不僅限於疼痛)，以及如何減少對動物可能的傷害，以確保動物福祉的實踐，例如，3Rs (替代、減量和精緻化)的措施。對於危害動物福祉 (弊) 的評估，對於研究人員或是計畫審查人員而言，已經是大多數人都熟知且認同的部分。有關效益部分，研究人員應該盡量用通俗易懂的語言說明預期的效益，並且必須詳細說明何以這些傷害對實現效益的重要性。就目前我國的法規要求，雖然並未明文規定，在審查動物實驗計畫時，須將弊利分析納入審查的過程，但筆者也發現，國內很多機構的，已經要求計劃主持人在動物實驗計畫申請表中，簡要說明該計畫的實質價值和效益，這其實就是實踐弊利分析的開端。
研究人員在提出動物研究計畫申請時，應盡可能提供完整詳細的資料，將有助於計畫審查者在執行 HBA 評估的過程中，能夠快速的瞭解可能產生的危害和效益。此外，一套系統化且透明的 HBA 審查流程，對於 IACUC 或計畫審查者如何作成核准或拒絕動物實驗計畫的決定，也是非常重要的。
參考文獻︰
- Russell, W. M. S. and Burch, R. L. The Principles of Humane Experimental Technique. London: Methuen (1959).
- Bronstad A. et al. Current concepts of Harm–Benefit Analysis of Animal Experiments – Report from the AALAS–FELASA Working Group on Harm–Benefit Analysis – Part 1. Lab. Anim. Vol. 50 (1S): 1–20 (2016).
- Laber K. Recommendations for Addressing Harm–Benefit Analysis and Implementation in Ethical Evaluation – Report from the AALAS–FELASA Working Group on Harm–Benefit Analysis – Part 2. Lab. Anim. Vol. 50 (1S): 21–42 (2016).
- Bateson P. When to experiment on animals. New. Sci. 109: 30–32 (1986).
- Würbel H. More than 3Rs: the importance of scientific validity for harm-benefit analysis of animal research. Nature/laban 166 Vol. 46, No. 4 (2017).
