Mục lục
Xu hướng nghiên cứu phi động vật đang trở thành chiến lược ưu tiên của nhiều quốc gia, trong đó Hoa Kỳ dẫn đầu với loạt chính sách cải cách sâu rộng. Từ Đạo luật FDA Modernization Act đến hệ sinh thái công nghệ như organ-on-chip hay AI độc tính, Mỹ không chỉ “nói không với chuột” mà còn thiết lập nền tảng khoa học chuẩn mực cho tương lai. Bài viết này sẽ phân tích cách Mỹ biến chính sách thành hành động – và hành động thành tiêu chuẩn mới.
Trong ngành vắc-xin và dược phẩm, việc sử dụng động vật thí nghiệm đang dần được thay thế bằng các phương pháp in vitro (nghiên cứu trong ống nghiệm), in silico (mô phỏng trên máy tính) và công nghệ tiên tiến khác. Xu hướng này xuất phát từ cả yêu cầu chính sách lẫn tiến bộ khoa học công nghệ nhằm tăng độ chính xác, rút ngắn thời gian nghiên cứu và đảm bảo đạo đức trong nghiên cứu. Nguyên tắc 3R (Replace - Reduce - Refine) ngày càng được nhấn mạnh trong pháp luật và hướng dẫn nghiên cứu ở nhiều quốc gia.
Các công nghệ mới như mô hình cơ quan trên chip (organ-on-chip), nuôi cấy mô 3 chiều (3D cell culture), hay mô phỏng trí tuệ nhân tạo (AI) đang chứng minh khả năng dự đoán an toàn và hiệu quả trên người tốt hơn so với mô hình động vật truyền thống. Chẳng hạn, thiết bị organ-on-chip có kích thước vi mô lót tế bào người, mô phỏng hoạt động sinh lý của cơ quan như phổi và gan. Qua đó, thử nghiệm thuốc trong môi trường sát với cơ thể người (Xem hình 1). Song song, các mô hình máy tính có thể dự báo độc tính dựa trên dữ liệu hóa sinh, và phương pháp omics (genomics, proteomics…) cung cấp cách tiếp cận không cần động vật để đánh giá cơ chế tác động.
Trước tiên chúng ta sẽ cùng phân tích chi tiết xu hướng thay thế thử nghiệm động vật trong vắc-xin cho người, dược phẩm sinh phẩm, thuốc thú y & vắc-xin thú y tại Hoa Kỳ. Nhằm hiểu rõ hơn về các công nghệ tiên tiến đang được áp dụng tại quốc gia phát triển này. Các số liệu, lộ trình và dẫn chứng cập nhật đến năm 2025 được cung cấp từ nguồn chính phủ, tổ chức nghiên cứu và công nghiệp.
Hoa Kỳ đang có những bước chuyển lịch sử trong việc giảm phụ thuộc vào động vật thí nghiệm nhờ các thay đổi luật và định hướng từ cơ quan quản lý. Vào cuối năm 2022, Quốc hội Mỹ thông qua Đạo luật FDA Modernization Act 2.0, sửa đổi luật liên bang nhằm bãi bỏ yêu cầu bắt buộc thử nghiệm trên động vật đối với thuốc mới. Luật mới cho phép sử dụng “phương pháp thay thế nhất định” như mô hình tế bào hoặc mô phỏng máy tính, để chứng minh hiệu quả và an toàn tiền lâm sàng. Năm 2023, Quốc hội tiếp tục cấp ngân sách 5 triệu USD cho FDA phát triển phương pháp nghiên cứu phi động vật và đề xuất Đạo luật FDA Modernization 3.0 để đảm bảo các quy định chấp nhận dữ liệu phi động vật trong thẩm định thuốc.
Sang năm 2025, Cục Quản lý Thực phẩm & Dược phẩm (FDA) công bố lộ trình “Roadmap to Reducing Animal Testing” và kế hoạch “phá dần yêu cầu thử nghiệm động vật” trong đánh giá thuốc, đặc biệt là thuốc kháng thể đơn dòng. Theo tuyên bố của FDA (tháng 4/2025), cơ quan sẽ khuyến khích dữ liệu từ các phương pháp thay thế. Bao gồm mô hình AI dự đoán độc tính, thử nghiệm trên dòng tế bào và cơ quan trên chip (gọi chung là phương pháp tiếp cận mới, NAMs), trong hồ sơ xin phép thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I. FDA định hướng chuyển sang “mặc định dựa trên NAM” trong vài năm tới, chỉ dùng thử nghiệm động vật như ngoại lệ khi câu hỏi khoa học chưa giải quyết được bằng phương pháp mới. Thậm chí, FDA tuyên bố mục tiêu dài hạn là không còn yêu cầu thử nghiệm độc tính trên động vật cho thuốc kháng thể và tiến tới mọi loại thuốc, thay bằng “hộp công cụ NAM” tích hợp mô hình tế bào người và mô hình tính toán.
Các cơ quan khác ở Mỹ cũng có chính sách mạnh mẽ. Viện Y tế Quốc gia (NIH) năm 2025 đã phát động sáng kiến ưu tiên nghiên cứu trên nền tảng sinh học của người nhằm giảm dần sử dụng động vật trong các đề tài do NIH tài trợ. NIH dự kiến thành lập văn phòng chuyên trách (Office of Research Innovation, Validation and Application – ORIVA) để thúc đẩy công nghệ mới như organ-on-chip, mô hình máy tính và sử dụng dữ liệu trên người. Trước đó, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) cũng đặt mục tiêu cắt giảm 30% các thử nghiệm độc tính trên động vật có vú vào năm 2025 và hướng đến loại bỏ hoàn toàn vào 2035 (mục tiêu 2035 sau đó điều chỉnh nhưng nỗ lực giảm vẫn tiếp tục).
Xem bài viết liên quan “NIH dừng tài trợ nghiên cứu trên động vật - Đâu là phương án thay thế?”
Trong lĩnh vực vắc-xin, Mỹ đã bãi bỏ một số thử nghiệm trên động vật truyền thống. Ví dụ, phép thử “độc tính chung” (Abnormal Toxicity Test) trên chuột lang từng bắt buộc cho mỗi lô vắc-xin đã được Cục Dược điển và FDA loại bỏ từ khoảng 2018 theo khuyến cáo WHO. FDA và Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) cũng ban hành hướng dẫn thay thế các phép thử độc lực vắc-xin dùng động vật: từ năm 2011, FDA chấp thuận phương pháp thử độc lực botulinum trên tế bào do hãng Allergan phát triển thay cho phép thử LD50 trên chuột. USDA thì phát triển loạt xét nghiệm ELISA in vitro để kiểm tra hiệu lực vắc-xin Leptospira (bệnh xoắn khuẩn) ở thú y, thay thế phép thử gây tử vong trên hàng trăm con hamster cho mỗi lô vắc-xin. Những xét nghiệm thay thế này đã được ban hành thành tiêu chuẩn (Supplemental Assay Methods) và giúp giảm đáng kể số động vật sử dụng mỗi năm. Bên cạnh đó, USDA cũng điều chỉnh quy định để giảm số động vật trong các test khác. Ví dụ như hướng dẫn năm 2013 cho phép giảm 50% số hamster trong quy trình thử thách độc lực vắc-xin Leptospira bằng cách bỏ yêu cầu chuẩn độ ngược. Hay quy định năm 2017 kéo dài thời hạn dùng chuẩn gốc trong test vắc-xin lên 15 năm để tránh thử nghiệm lại nhiều lần trên động vật lớn.
Nhìn chung, Hoa Kỳ đang bước vào “kỷ nguyên mới” về xét nghiệm không dùng động vật. Sự đồng thuận chính trị và khoa học rất mạnh mẽ: một khảo sát cho thấy 86% người Mỹ ủng hộ loại bỏ thí nghiệm động vật để chuyển sang phương pháp hiện đại hơn, Chính phủ và giới nghiên cứu đều nhận định các công nghệ dựa trên người (mô hình tế bào người, AI, dữ liệu lâm sàng) sẽ giúp dự đoán tốt hơn đáp ứng ở người, tăng tốc độ phát triển thuốc và tiết kiệm chi phí so với mô hình trên động vật. Kết quả là hàng loạt đạo luật, ngân sách và chương trình được ban hành trong những năm 2019 - 2025 ở Mỹ nhằm thay đổi văn hóa khoa học, tích hợp phương pháp thay thế vào quy định và đào tạo các nhà khoa học thẩm định dữ liệu phi động vật.
Hoa Kỳ là nước tiên phong phát triển nhiều công nghệ không dùng động vật (NAMs) phục vụ cho nghiên cứu và kiểm định an toàn thuốc, vắc-xin:
Cơ quan phát triển thuốc NIH/NCATS đã tài trợ chương trình “Tissue Chip” từ đầu thập kỷ 2010s để tạo ra các mô hình chip phỏng sinh lý người. Những hệ thống organ-on-chip (chip phổi, chip gan, chip ruột,…) đang được thử nghiệm để sàng lọc độc tính thuốc và vắc-xin với độ chính xác cao hơn trên động vật. FDA cũng tham gia nghiên cứu cùng các viện (Wyss Institute, Harvard v.v.) và nhận định các hệ thống này có thể phát hiện độc tính bị bỏ sót trên động vật và phản ánh trực tiếp đáp ứng của người. Năm 2025, FDA công bố sẽ thí điểm cho một số hãng dược nộp dữ liệu an toàn chủ yếu dựa trên organ-on-chip và organoid trong hồ sơ xin phép, kèm hướng dẫn khuyến khích và rút ngắn quy trình duyệt nếu dữ liệu thay thế đủ mạnh. NIH và FDA cũng đang hợp tác với các đối tác quốc tế qua Ủy ban ICCVAM để thúc đẩy xây dựng tiêu chuẩn cho organ-on-chip. Ví dụ như đánh giá độ tin cậy, tính tái lập và hướng dẫn thực hành GLP cho các hệ thống chip.
Xu hướng ứng dụng AI/Machine Learning trong độc lý dự đoán đang gia tăng mạnh. FDA khuyến khích sử dụng mô hình máy tính mô phỏng phân bố thuốc trong cơ thể và dự đoán tác dụng phụ dựa trên cấu trúc phân tử. Các phần mềm mô phỏng dược động học/dược lực học (PBPK modeling) và mạng AI được huấn luyện trên dữ liệu lớn (bao gồm dữ liệu omics từ người) giúp dự báo độc tính, liều gây hại mà không cần thử trên động vật. Cơ quan EPA và NIH từ 2015 đã có chương trình Tox21, hợp tác với Bộ Năng lượng, sử dụng robot xét nghiệm hàng loạt trên tế bào và thuật toán máy học để sàng lọc hàng nghìn hóa chất tìm dấu hiệu độc mà không dùng động vật. Kết quả từ các mô hình AI ngày càng thuyết phục khi nhiều nghiên cứu chỉ ra độ dự đoán của thuật toán có thể vượt trội mô hình chuột ở một số độc tính nhất định, nhờ tránh được khác biệt sinh lý liên loài. Nắm bắt xu thế, FDA tuyên bố sẽ cập nhật hướng dẫn để chấp nhận dữ liệu mô phỏng và kết quả mô hình AI trong các hồ sơ nộp, đồng thời đào tạo đội ngũ duyệt hồ sơ về cách đánh giá loại bằng chứng mới này.
Công nghệ nuôi cấy 3D từ tế bào gốc để tạo cơ quan thu nhỏ (organoid) đang bùng nổ tại Mỹ. Nhiều công ty khởi nghiệp và phòng thí nghiệm đã tạo được mô não 3D, mô gan 3D, “khối u trên đĩa” để thử thuốc ung thư, v.v. Các organoid này tái hiện cấu trúc và chức năng gần giống cơ quan người, cho phép thử nghiệm hiệu lực vắc-xin và thuốc trong môi trường in vitro phức hợp hơn so với dòng tế bào phẳng truyền thống. Chẳng hạn, Viện Y tế Quốc gia NIH tài trợ dự án tạo mô phổi 3D nhiễm virus để thử nghiệm ứng viên vắc-xin cúm và COVID-19. Điều này giúp sàng lọc sớm độc tính trên mô người trước khi tiến hành trên động vật hoặc người. FDA cũng khuyến khích tích hợp dữ liệu organoid vào gói dữ liệu an toàn tiền lâm sàng. Theo lộ trình 2025, FDA đặt mục tiêu mỗi lĩnh vực độc tính chính đều có mô hình NAM thay thế khả dĩ, ví dụ: độc gan có mô gan 3D + máy tính dự đoán; độc miễn dịch có mô hình miễn dịch trên chip…
Bên cạnh nghiên cứu thuốc mới, Mỹ đang thay thế dần các phép thử kiểm định lô vắc-xin vốn dùng nhiều động vật. USDA đã dẫn đầu trong phát triển các xét nghiệm miễn dịch thay cho thử thách gây bệnh: ví dụ, 4 phép ELISA đo kháng nguyên để kiểm tra hiệu giá vắc-xin xoắn khuẩn (Leptospira) đã được phê duyệt, giúp loại bỏ hoàn toàn việc gây nhiễm vi khuẩn cho hamster trong khâu kiểm định các lô vắc-xin thú y. Tương tự, thử nghiệm rabies trên chuột được cải tiến bằng cách bỏ tiêu chuẩn một số chỉ tiêu gây tử vong để giảm số lượng động vật, đồng thời khuyến cáo sử dụng thuốc gây mê, giảm đau để giảm đau đớn cho động vật trong các test còn bắt buộc. Đặc biệt, năm 2024 một phương pháp hiện đại từ Châu Âu đã được FDA/USDA xem xét: phép thử đáp ứng bạch cầu đơn nhân (MAT) để phát hiện nội độc tố vi khuẩn thay cho thử nghiệm gây sốt trên thỏ. Phương pháp MAT này do dự án VAC2VAC EU phát triển (xem phần Bắc Âu) và đã chứng minh khả năng phát hiện chất gây sốt nhạy tương đương thỏ. Đây là ví dụ tiêu biểu cho xu hướng hợp tác liên quốc gia để đưa phương pháp thay thế vào áp dụng thực tiễn.
Hoa Kỳ đang chuyển dịch xu hướng nghiên cứu phi động vật từ lý thuyết sang thực tiễn bằng chính sách rõ ràng và công nghệ tiên phong. Mục tiêu trong vài năm tới là biến nghiên cứu phi động vật thành tiêu chuẩn mới, cải thiện cả tốc độ lẫn độ an toàn trong phát triển vắc-xin, dược phẩm cho người và động vật. Hoa Kỳ đang khẳng định vai trò “dẫn dắt toàn cầu” về khoa học quản lý hiện đại, thúc đẩy ngành công nghiệp đầu tư mạnh hơn vào các nền tảng thử nghiệm nhân đạo và hiệu quả hơn.
📩 Thông tin liên hệ:
Tham khảo giải pháp nghiên cứu phi động vật của STEMCELL Technologies
.png)
