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急性呼吸窘迫综合征模型:氧合、肺水肿还是病理应该做主要终点
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)做动物药效时,方案里最常见的三个终点通常是氧合、肺水肿和肺组织病理。

问题在于,这三个指标经常被放在完全相同的位置。

有的项目把肺湿干比作为主要终点,因为ARDS最典型的病理改变之一就是肺水肿;有的项目更强调HE评分,因为肺泡隔增厚、炎症细胞浸润和透明膜更直观;还有一些项目希望尽量靠近临床,于是把PaO₂/FiO₂作为最重要指标。

这三种思路都有依据,但单独拿出任何一个作为所有ARDS候选药的固定主要终点,都容易出现问题。

ARDS最核心的病理过程,是肺泡上皮和肺毛细血管内皮屏障受损后形成富含蛋白的肺水肿,随后肺泡通气、弥散和通气/血流匹配受到影响,最终出现低氧血症。炎症细胞、细胞因子、微血栓、表面活性物质异常和机械通气造成的二次损伤,会进一步改变这一过程。

所以氧合、肺水肿和病理实际上位于同一条疾病链的不同位置。

肺水肿更接近屏障损伤和液体积聚,病理能够确认肺组织究竟发生了哪些结构改变,氧合则直接反映这些改变最终有没有影响气体交换。

候选药作用的位置不同,这三个终点的优先级自然也应该改变。

一个修复肺毛细血管内皮屏障的新药,如果BALF蛋白、血管渗漏和肺湿干比明显改善,PaO₂/FiO₂却暂时没有完全恢复,不能简单判断药效不足;一个表面活性物质或肺泡功能类药物,如果氧合和肺顺应性很快改善,短时间内HE炎症评分变化有限,同样可能符合其药理特点。

对于医药企业,ARDS模型设计更合适的思路,是先确定候选药准备干预哪一层病理,再从氧合、肺水肿、病理和机制PD中重新安排主次。

导读

一、氧合、肺水肿和病理分别处在ARDS哪一层

二、为什么临床ARDS高度重视氧合,动物实验却不能直接照搬

三、PaO₂/FiO₂什么时候适合做主要终点

四、啮齿类PaO₂/FiO₂为什么特别容易出现技术性波动

五、肺水肿为什么是ARDS模型非常重要的终点

六、肺湿干比到底能说明什么,又不能说明什么

七、BALF总蛋白为什么常比单独湿干比更接近屏障损伤

八、Evans blue等血管通透性检测什么时候值得加

九、ARDS肺病理应该具体评价哪些结构

十、ATS肺损伤评分为什么比普通0~4分更适合ARDS

十一、抗炎药应该把哪个终点放在最前面

十二、内皮屏障修复药应该怎样重新排序终点

十三、肺泡上皮和肺泡液体清除类药物重点看什么

十四、表面活性物质和肺顺应性类产品为什么更应该重视功能终点

十五、抗NETs、抗凝和微血栓类药物怎样选择主要终点

十六、机械通气相关ARDS为什么还要增加肺力学

十七、LPS、CLP和酸吸入模型的主要终点不能完全一样

十八、给药时间会怎样改变主要终点的解释

十九、为什么单一时间点很容易把ARDS药效判断错

二十、一个主要终点够不够,企业项目怎样建立终点层级

二十一、ARDS模型最常见的终点设计误区

二十二、一套更实用的“机制PD—屏障—结构—氧合”药效设计路线

二十三、博恩生物可以为ARDS候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

氧合、肺水肿和病理分别处在ARDS哪一层

1、肺水肿更接近ARDS的屏障损伤

ARDS发生以后,肺毛细血管内皮和肺泡上皮通透性增加,血浆蛋白和液体进入肺间质及肺泡腔。

这个阶段最直接的变化,是肺组织含水量增加和肺泡腔蛋白性渗出。

因此肺湿干比、BALF总蛋白、BALF白蛋白和血管示踪物外漏等指标,主要回答的是肺泡—毛细血管屏障有没有发生渗漏。

如果候选药作用于VE-cadherin、紧密连接、内皮细胞骨架、肺泡上皮连接或者其他屏障相关机制,这一层的指标具有很高权重。

2、病理反映组织损伤最终形成了什么结构

ARDS肺组织可以出现肺泡隔增厚、肺泡腔炎症细胞进入、间质炎症、蛋白性渗出、透明膜和肺泡结构紊乱。

HE能够把这些改变放在同一张切片里观察。

所以病理更像是一种结构整合终点。

它能告诉我们肺到底损伤到什么程度,却无法单独说明导致损伤的机制,也不能精确代表肺此刻还能完成多少气体交换。

3、氧合属于更靠后的整体功能结果

肺泡积液、肺泡塌陷、炎症、表面活性物质异常和微循环障碍达到一定程度以后,肺泡通气与血流匹配被破坏,动脉氧合随之下降。

因此PaO₂或者PaO₂/FiO₂更接近整个肺的功能结局。

这也是氧合指标临床意义很强的原因。

但越靠后的整体功能终点,受到的影响因素通常越多。

动物麻醉、吸入氧浓度、体温、通气状态和采血方式,都可能改变PaO₂。

所以氧合的临床相关性很高,实验技术要求也明显更高。

SECTION 02

02

为什么临床ARDS高度重视氧合,动物实验却不能直接照搬

临床ARDS分级长期高度依赖氧合,因为医生真正面对的是患者能不能维持足够的气体交换。

ARDS患者已经处于相对标准化的呼吸支持环境,可以记录FiO₂、PEEP、机械通气参数,并结合影像和病因判断疾病严重度。

动物实验中的条件通常没有这么统一。

一只清醒自主呼吸小鼠和一只麻醉插管机械通气大鼠,即使肺组织损伤程度相同,PaO₂也很难直接比较。动物吸的是室内空气还是高浓度氧,是否插管,麻醉深度多大,呼吸频率是否下降,采血过程是否造成低通气,都会影响最终结果。

因此,动物实验想把氧合放到主要终点,需要先创造一个相对可控的呼吸环境。

如果连FiO₂都没有固定,只检测一次PaO₂,再把这个数字直接类比临床ARDS严重程度,解释会非常有限。

SECTION 03

03

PaO₂/FiO₂什么时候适合做主要终点

1、项目本身强调临床样呼吸功能时

候选药如果准备改善严重肺损伤后的气体交换,或者后续临床开发非常强调减少氧疗和呼吸支持,PaO₂/FiO₂很适合进入高权重终点。

尤其大鼠、猪、羊等能够进行气道管理和连续血气监测的模型,更容易建立稳定的氧合评价。

2、模型已经形成稳定低氧血症时

有些LPS小鼠模型虽然肺部炎症非常明显,真正稳定的严重低氧却未必形成。

如果模型组PaO₂/FiO₂只轻微下降,而且组内波动很大,把它设为主要终点会导致整个研究统计功效下降。

正式药效前最好先做模型时间曲线,确认在哪个时间点氧合具有足够动态范围。

3、候选药作用可以直接影响气体交换时

表面活性物质、肺泡开放、肺水清除、机械通气保护和部分屏障修复类产品,都可能比较直接影响氧合。

这类产品把PaO₂/FiO₂放在主要终点通常比较合理。

4、呼吸条件必须标准化

至少需要固定FiO₂,并尽量统一麻醉方式、采血时间、体温和呼吸支持条件。

如果动物使用机械通气,还要固定潮气量、PEEP、呼吸频率和测量前稳定时间。

只有这样,PaO₂/FiO₂才真正具有组间可比性。

SECTION 04

04

啮齿类PaO₂/FiO₂为什么特别容易出现技术性波动

1、麻醉本身就会改变通气

麻醉过深以后,动物呼吸频率和分钟通气量下降,PaCO₂升高,随后PaO₂也可能改变。

模型组动物本身状态更差,对同一麻醉剂量的反应又可能比正常组更加明显。

因此模型组PaO₂更低,有一部分可能来自麻醉耐受差异。

2、吸入氧浓度必须真正可控

如果动物自主呼吸,只是在鼻口附近给予氧气,很难确认真正吸入FiO₂。

此时计算出的PaO₂/FiO₂精度自然有限。

需要做高质量氧合终点时,气道管理和标准化氧环境非常重要。

3、动脉采血本身存在技术要求

静脉血不能替代动脉血评价PaO₂。

小鼠动脉采血量又有限,连续多时间点重复检测并不容易。

因此需要根据动物体型和实验目的决定是终点采血,还是建立动脉置管。

4、低体温也会干扰结果

严重ARDS模型动物容易出现低体温。

麻醉和手术又会进一步降低体温。

因此血气检测时需要关注保温,否则不同组之间的生理状态差异可能掩盖真实药效。

SECTION 05

05

肺水肿为什么是ARDS模型非常重要的终点

ARDS的一个核心病理特点,是高通透性肺水肿。

肺毛细血管内皮受损后,液体和大分子进入肺间质;肺泡上皮屏障进一步破坏以后,富含蛋白的液体进入肺泡腔。

所以肺水肿并不是普通炎症伴随现象。

它直接参与肺泡塌陷、气体交换障碍和肺顺应性下降。

对于靶向内皮、上皮、细胞连接和肺泡液体清除的候选药,肺水肿甚至可能比炎症因子更接近主要药理作用。

问题在于,“肺水肿”本身也不能只依赖一个指标完成。

SECTION 06

06

肺湿干比到底能说明什么,又不能说明什么

1、湿干比反映的是肺组织总体含水量

新鲜肺组织称取湿重,充分干燥后得到干重,两者比值升高通常提示肺组织液体增加。

方法简单、成本低,而且不同ARDS模型中应用非常广。

2、它无法直接告诉我们水从哪里来

肺组织水增加可能来自血管高通透性,也可能受到静水压、循环容量、炎症渗出和局部出血影响。

所以湿干比升高可以支持肺水肿,却不能独立证明“肺毛细血管屏障破坏”。

3、全肺平均值还可能掩盖局部损伤

部分ARDS模型病变呈斑片状。

严重损伤区域的水肿可能很明显,但和相对正常区域混合以后,最终湿干比差异会被稀释。

4、它属于终点性检测

组织干燥以后基本无法再做其他病理和分子实验。

正式项目需要提前分配肺叶。

例如某些肺叶用于湿干比,另外一些用于病理、BALF以外的分子检测或组织PK。

不能做到终点以后才临时决定样本用途。

SECTION 07

07

BALF总蛋白为什么常比单独湿干比更接近屏障损伤

1、正常肺泡腔中的大分子蛋白受到严格限制

肺泡—毛细血管屏障完整时,大量血浆蛋白很难自由进入肺泡空间。

ARDS导致屏障通透性增加以后,蛋白性液体进入肺泡腔,BALF总蛋白和白蛋白就会升高。

因此它比单纯肺含水量更直接地反映高通透性渗漏。

2、对于屏障修复药尤其重要

假设候选药治疗以后湿干比下降,同时BALF总蛋白也明显下降,这更支持肺泡—毛细血管屏障确实获得保护。

如果只有湿干比变化,而BALF蛋白没有改变,则还需要考虑液体平衡和其他因素。

3、BALF还可以同时得到炎症信息

灌洗液可以进一步统计总细胞和中性粒细胞,并检测与候选药MOA匹配的炎症介质。

所以BALF实际上可以同时连接屏障和炎症两层。

4、灌洗方法一定要标准化

灌洗液体积、回收次数和实际回收率都会影响蛋白浓度。

模型组肺更僵硬、灌洗回收率也可能发生变化。

正式药效应统一灌洗方式,并记录回收体积。

SECTION 08

08

Evans blue等血管通透性检测什么时候值得加

1、它更适合直接评价血管侧泄漏

Evans blue与血浆白蛋白结合以后,可以用于观察血管屏障破坏后大分子从循环进入组织的程度。

如果候选药核心靶点位于肺毛细血管内皮,这类检测会比继续增加一组炎症因子更接近药理机制。

2、内皮药物尤其值得使用

例如作用于VE-cadherin、RhoA/ROCK、细胞骨架收缩、糖萼或者其他内皮连接机制的候选物,可以将血管渗漏放到重要PD位置。

随后再看肺水肿和氧合是否改善。

3、要注意肺血管内残留染料

灌流是否充分会直接影响结果。

如果肺内仍有大量血液,测得的染料量可能部分来自血管腔内,并非真正组织外渗。

因此这类实验需要严格标准化灌流和组织处理。

SECTION 09

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ARDS肺病理应该具体评价哪些结构

ARDS病理不能只写“炎症细胞浸润明显”。

真正有价值的病理评价需要区分肺泡腔和肺间质。

中性粒细胞已经进入肺泡腔,和仅仅位于肺间质,代表的屏障和炎症阶段不同。透明膜和蛋白性渗出则提示更加严重的肺泡损伤。肺泡隔增厚反映间质水肿、细胞浸润以及结构改变。

因此ARDS的HE最好至少关注:

肺泡腔中性粒细胞、肺间质中性粒细胞、透明膜、肺泡腔蛋白性渗出以及肺泡隔增厚。

如果模型还伴随明显出血、肺泡塌陷或其他结构变化,可以作为补充描述和定量,但评分体系最好在正式实验前固定。

SECTION 10

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ATS肺损伤评分为什么比普通0~4分更适合ARDS

对于实验性急性肺损伤,可以参考美国胸科学会相关标准,将几个关键结构分开评价。

常用参数包括肺泡腔中性粒细胞、间质中性粒细胞、透明膜、肺泡腔蛋白性碎屑以及肺泡隔增厚。

各项目按照0~2分评价,并使用不同权重整合。

这种体系有一个很实际的优势:它没有把ARDS肺病理粗略压缩成一句“轻度、中度、重度”。

一个候选药可能明显减少肺泡腔中性粒细胞,却对已经形成的肺泡隔增厚改善有限。分项评分能够把这种作用保留下来。

企业项目最好同时报告总肺损伤评分和关键分项。

如果只保留一个总分,药物到底改善了炎症、渗出还是结构损伤,很容易重新被隐藏。

SECTION 11

11

抗炎药应该把哪个终点放在最前面

1、核心应该首先证明炎症过程被命中

如果候选药针对TLR4、NF-κB、NLRP3、趋化因子、中性粒细胞或其他炎症机制,最直接的PD应该来自相应靶点和炎症细胞。

BALF中性粒细胞、肺组织MPO和与MOA一致的炎症信号可以放在高权重。

2、病理能够证明抗炎最终转化成组织保护

炎症Marker下降以后,肺泡腔中性粒细胞和组织损伤也应该出现相应改善。

ATS评分很适合承担这一层。

3、肺水肿和氧合用于判断炎症控制有没有继续转化成功能获益

抗炎药物最终如果能够降低屏障损伤,湿干比、BALF蛋白和氧合可能进一步改善。

不过早期时间点炎症下降以后,水肿和气体交换恢复可能存在时间差。

所以不能要求所有终点必须在同一时间达到相同比例的改善。

4、抗炎药不建议把单个IL-6当作唯一主要终点

ARDS中的炎症网络非常复杂。

候选药降低一个炎症因子,却没有改善肺组织、屏障和氧合,药效开发价值仍然有限。

抗炎PD应该服务于整条肺损伤链。

SECTION 12

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内皮屏障修复药应该怎样重新排序终点

1、第一层应该放到血管通透性

内皮屏障药最直接的作用,是减少血浆蛋白和液体从肺微血管进入组织。

因此血管示踪物外渗、BALF蛋白、组织白蛋白以及相关连接PD的权重应该提高。

2、肺水肿是很重要的下游结果

屏障真正恢复以后,肺组织含水量通常应该下降。

湿干比可以和通透性检测组合使用。

3、氧合属于更靠后的临床相关功能

如果肺泡内渗出减少,更多肺泡重新参与气体交换,PaO₂/FiO₂有机会进一步改善。

这条关系对屏障药非常有价值。

4、炎症可以有变化,也可能不是药物最主要作用

一个高度选择性的内皮稳定药,可能明显降低血管渗漏和肺水肿,对BALF炎症细胞的影响却没有传统抗炎药那么强。

这种结果本身完全可能符合MOA。

如果仍然要求TNF-α和IL-6必须达到最大下降幅度,就容易低估真正的屏障药。

SECTION 13

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肺泡上皮和肺泡液体清除类药物重点看什么

ARDS肺水肿形成以后,恢复还依赖肺泡上皮把液体重新转运出去。

AT1细胞承担大面积气体交换界面,AT2细胞参与表面活性物质分泌和损伤后再生。

如果候选药主打肺泡上皮保护、钠转运或肺泡液体清除,单纯检测肺毛细血管渗漏还不够。

可以根据产品MOA进一步观察肺泡液体清除能力、上皮损伤标志、AT1/AT2状态以及相关离子转运PD。

此时湿干比和氧合都具有很高价值。

因为药物可能没有完全阻止最初血管渗漏,却能够加快肺泡液体清除,使氧合恢复。

这和单纯内皮屏障药的药效路径不同。

SECTION 14

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表面活性物质和肺顺应性类产品为什么更应该重视功能终点

肺泡表面活性物质异常以后,肺泡更容易塌陷,肺顺应性下降,通气需要更高压力。

这类产品的药效可能首先表现为肺泡重新开放和肺力学改善。

所以静态或动态肺顺应性、压力—容积关系、氧合和必要的肺泡结构评价,会比TNF-α下降更接近药物作用。

如果产品能够在较短时间内改善PaO₂/FiO₂和顺应性,而组织炎症还没有明显下降,完全可能是合理结果。

这种项目尤其需要把药效采样时间设计得更细。

SECTION 15

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抗NETs、抗凝和微血栓类药物怎样选择主要终点

ARDS严重阶段可以出现血管内皮激活、血小板和凝血系统异常,并伴随NETs和肺微循环障碍。

如果候选药针对这一层,主要终点就不应该继续只围绕肺炎症。

可以根据MOA增加肺组织微血栓、纤维蛋白沉积、血小板相关指标和相应NETs证据。

同时观察肺微循环改善后,氧合是否恢复。

这类候选药有时对肺湿干比改善有限,却可以通过改善微循环和减少无效灌注提高气体交换。

所以ARDS不同药物的终点排序必须允许出现明显差异。

SECTION 16

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机械通气相关ARDS为什么还要增加肺力学

1、临床重症ARDS绕不开机械通气

机械通气可以维持生命,也可能因为过度牵张和反复肺泡开放—塌陷造成呼吸机相关肺损伤。

如果候选药未来定位重症ARDS,尤其作用机械敏感、细胞骨架或屏障通路,VILI相关模型具有明显价值。

2、此时氧合之外还要看肺力学

肺顺应性、弹性阻力、气道压力和压力—容积关系能够反映肺组织机械性质。

一个药物让PaO₂有所改善,却完全没有改变肺顺应性,和同时恢复氧合及顺应性的药物所提供的信息不同。

3、通气参数本身必须固定

潮气量、PEEP、平台压和通气时间都会改变肺损伤。

如果模型组之间机械通气条件不一致,很多药效无法区分究竟来自候选药还是呼吸机参数。

SECTION 17

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LPS、CLP和酸吸入模型的主要终点不能完全一样

1、LPS模型更容易突出炎症

LPS能够快速激活先天免疫,形成中性粒细胞进入、炎症因子升高和肺屏障异常。

对于抗炎和中性粒细胞相关候选药,BALF炎症细胞、炎症PD、病理和肺水肿都很重要。

氧合能否作为主要终点,要看当前LPS剂量和模型条件能不能形成稳定低氧。

2、CLP更需要考虑全身脓毒症背景

CLP同时存在感染源、系统炎症、循环变化和多器官功能异常。

PaO₂下降可能同时受到肺损伤和全身生理状态影响。

因此除了肺部终点,还需要关注生命体征和必要的脓毒症相关指标。

如果候选药只改善血流动力学,肺氧合也可能间接受益。

3、酸吸入更适合突出肺泡上皮损伤

酸性物质直接进入气道后,可以造成明显肺泡上皮损伤和渗出。

屏障、肺水肿、氧合和肺组织结构具有较高权重。

对于单纯抗炎药,酸吸入模型可能比LPS更加严格,因为药物需要面对已经发生的直接组织损伤。

4、第二模型最好改变损伤入口

候选药在LPS中阳性以后,再做一次更高剂量LPS,提供的信息有限。

换成酸吸入或CLP,才能判断药物是否只在单一炎症入口下有效。

SECTION 18

18

给药时间会怎样改变主要终点的解释

1、造模前给药更容易影响疾病启动

LPS前30分钟给药,一些强力抗炎药可以明显压低最初炎症峰值。

后面湿干比、病理和氧合都改善,很可能是因为肺损伤根本没有充分建立。

这种设计适合机制验证和早期PoC。

2、治疗性给药更适合临床开发判断

先让动物形成肺损伤,再开始候选药治疗,可以判断药物有没有逆转已经发生的炎症、屏障损伤和低氧。

如果产品最终面对已经进入ARDS阶段的患者,这类数据通常更有价值。

3、不同终点恢复速度不同

炎症因子可能几个小时就下降。

肺水肿清除需要更长时间,病理结构恢复更慢。

氧合还受到肺泡重新开放和循环状态影响。

所以治疗后第4小时没有看到完整病理恢复,并不等于药物无效。

主要终点需要和预期药效速度匹配。

SECTION 19

19

为什么单一时间点很容易把ARDS药效判断错

ARDS是一个快速变化的动态过程。

早期可能以炎症和内皮渗漏为主,中间阶段肺水肿和低氧逐渐明显,后期则进入炎症消退、上皮修复以及部分模型中的纤维化重塑。

一个药物如果主要降低炎症,在早期时间点最容易观察到作用。

一个促进液体清除的药物可能在稍晚时间点才表现出湿干比和氧合改善。

修复型候选物则更需要延长到数天以后观察。

因此正式候选药研究可以保留多个层级的时间点。

行为和血气等可重复指标用于纵向跟踪,组织病理和分子检测则放在几个关键终末节点。

这样能够看到药效发生顺序,而不是只得到一个最终“显著或不显著”。

SECTION 20

20

一个主要终点够不够,企业项目怎样建立终点层级

ARDS很难只靠一个指标完成候选药评价。

更实用的做法,是设置一个主要终点,再安排2~3个能够相互解释的关键次要终点。

1、抗炎型候选药

主要终点可以选择与MOA高度匹配的炎症细胞或标准化肺损伤指标。

关键次要终点加入BALF蛋白、湿干比和氧合。

如果项目已经比较接近临床开发,也可以提高氧合权重。

2、内皮屏障型候选药

主要终点优先考虑血管通透性、BALF蛋白或稳定的肺水肿指标。

关键次要终点加入氧合、ATS病理和目标连接PD。

3、肺泡上皮/液体清除型候选药

主要终点可以围绕肺水清除或氧合。

再结合肺泡上皮PD、湿干比和病理。

4、表面活性物质或肺力学型候选药

氧合、肺顺应性等功能终点权重更高。

病理和炎症承担支持作用。

5、微血栓/NETs型候选药

肺微血栓、NETs或相应凝血PD需要进入核心。

氧合可以用于判断微循环改善最终有没有带来肺功能获益。

所以“哪个终点是主要终点”最好由候选药的药理位置决定。

氧合、肺水肿和病理没有固定的第一名。

SECTION 21

21

ARDS模型最常见的终点设计误区

1、所有候选药统一使用IL-6、TNF-α、湿干比和HE

不同MOA最终会被做成完全相同的药效结果。

2、PaO₂下降一点就直接计算P/F并类比临床ARDS分级

FiO₂和呼吸条件没有标准化时,这种外推意义有限。

3、静脉血气用来评价PaO₂

氧合必须基于可靠的动脉血样。

4、只做湿干比就证明内皮屏障修复

最好增加BALF蛋白或更直接的血管通透性检测。

5、BALF蛋白下降就直接证明内皮恢复

肺泡上皮屏障同样影响蛋白进入和清除,需要结合候选药作用位置解释。

6、HE只打一个“炎症0~4分”

ARDS更适合将中性粒细胞、渗出、透明膜和肺泡隔等结构分开。

7、候选药靶向上皮,却所有机制都测在炎症细胞上

终点和MOA没有真正对应。

8、表面活性物质药物主要看IL-6是否下降

功能指标的权重应该更高。

9、LPS造模前就给药,却把结果解释成治疗ARDS

预防和治疗窗口需要明确区分。

10、只有一个终点时间

很容易错过不同类型药物的最佳药效窗口。

11、模型氧合本身没有稳定下降,却强行把P/F作为主要终点

统计波动会大于药物真实作用。

12、机械通气模型没有统一PEEP和潮气量

肺损伤强度本身就无法比较。

13、所有肺叶都随意混用

湿干比、病理和分子检测对应的肺区域不同,结果可能受到空间异质性影响。

14、病理改善就认为肺功能一定改善

结构和功能并不一定同步恢复。

15、氧合改善就认为候选药已经控制肺炎症

药物也可能通过肺泡开放、循环或其他机制改善氧合。

16、第二模型只增加LPS剂量

模型强度提高,并没有真正验证不同ARDS病因。

SECTION 22

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一套更实用的“机制PD—屏障—结构—氧合”药效设计路线

1、先确定候选药在ARDS病理链中的位置

项目开始时先回答候选药主要作用于哪一层。

如果作用炎症启动,就围绕中性粒细胞和炎症PD设计;如果作用内皮连接,就提高通透性终点权重;如果促进肺泡液体清除,就重点看肺水肿和氧合。

这一步决定主要终点。

2、再选择能够充分暴露这条机制的模型

抗炎药可以先选择稳定LPS模型。

肺泡上皮保护药可以增加酸吸入。

脓毒症相关产品则考虑CLP或其他感染背景。

机械保护类产品后期可以进入LPS+机械通气或其他two-hit体系。

模型本身需要给候选药留下药效窗口。

3、正式实验前做时间曲线

至少确认炎症、肺水肿、病理和氧合分别在哪个时间点开始变化。

如果某个时间点只有IL-6上升,湿干比和氧合都还正常,就不适合作为完整ARDS药效终点。

反过来,如果已经到了大量组织破坏和严重低氧阶段,某些早期抗炎干预又可能错过治疗窗口。

4、锁定一个主要终点

主要终点最好能够直接回答候选药当前最重要的开发问题。

例如内皮药可以选择通透性或BALF蛋白,表面活性物质类产品选择氧合或肺顺应性,抗中性粒细胞药物则选择相应炎症和标准化肺损伤指标。

不要为了追求“临床相关”机械地把所有项目都设置为PaO₂/FiO₂。

5、至少增加一个功能或疾病后果终点

如果主要终点属于分子或屏障层面,就增加氧合、肺水肿或者肺力学中的一个。

这样能够确认近端PD最终有没有传递到整体肺功能。

6、再增加一个结构终点

标准化病理可以帮助确认肺组织获得保护。

ATS评分及其分项能够区分炎症、渗出和结构损伤。

病理最好作为整条药效链中的结构证据,而不是单独决定候选药去留。

7、建立剂量—暴露—PD关系

不同剂量下同步观察血浆和必要的肺组织暴露。

看候选药达到什么暴露以后近端PD开始改变,又在什么暴露范围内肺水肿和氧合出现明显改善。

如果高剂量继续增加暴露,而功能药效已经进入平台,就可以为后续剂量选择提供依据。

8、治疗型项目把给药起点后移

可以先通过前期时间曲线确定肺损伤已经建立,再开始治疗。

此时观察药物是否能够降低已经存在的渗漏、改善氧合和组织结构。

这种数据通常比造模前预防给药更接近临床治疗场景。

9、关键候选药进入第二模型

LPS模型阳性以后,可以根据MOA选择CLP、酸吸入、肺部感染或机械通气相关模型。

第二模型重点验证药物在另一种ARDS病理入口下是否仍然有效。

没有必要完整复制第一模型所有终点,可以围绕最关键的转化风险进行设计。

10、后期根据产品定位增加大动物

如果项目准备评价复杂机械通气、吸入制剂、持续血气、肺力学或者临床样呼吸支持,猪、羊等大动物能够提供啮齿类很难获得的信息。

此时氧合和肺力学的权重会进一步提高。

最终比较完整的ARDS候选药数据,最好能够形成一条清楚的关系:

候选药首先达到有效肺部或系统暴露,命中与MOA对应的近端PD,随后肺泡—毛细血管屏障或目标病理得到改善,肺水肿和组织损伤下降,最终气体交换或者肺力学获得恢复。

三个层级能够逐渐接上以后,才比较容易判断候选药到底具有局部机制效应,还是已经真正改变ARDS整体疾病过程。

SECTION 23

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博恩生物可以为ARDS候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA重新安排主要终点

结合产品属于抗炎、内皮屏障、肺泡上皮保护、液体清除、表面活性物质、NETs/微血栓还是其他机制,确定氧合、肺水肿、病理和机制PD之间的优先级。

避免不同类型产品共用固定ARDS检测套餐。

2、可以根据候选药选择不同ARDS模型

早期抗炎药可以从LPS开始。

脓毒症相关产品可以增加CLP,直接肺泡损伤方向可以考虑酸吸入,机械保护产品则根据阶段进入机械通气或two-hit模型。

让造模入口和药物作用位置对应。

3、可以建立标准化氧合评价

根据动物类型和项目深度,设计动脉血气、FiO₂控制和必要的呼吸支持条件。

对于需要将PaO₂/FiO₂作为关键终点的项目,提前统一麻醉、体温、采血和通气参数。

减少生理条件差异带来的假性药效。

4、可以建立肺水肿和屏障评价体系

除肺湿干比外,可以根据候选药机制增加BALF总蛋白、白蛋白、血管通透性以及相应连接蛋白PD。

让“肺水肿下降”进一步明确到屏障保护层面。

5、可以进行标准化ARDS肺病理评价

采用更适合急性肺损伤的结构评分方法,分别评价肺泡和间质中性粒细胞、蛋白性渗出、透明膜和肺泡隔变化。

同时保留关键病理分项,帮助解释候选药主要改善了哪一层肺损伤。

6、可以根据候选药增加肺力学和功能终点

对于表面活性物质、机械通气和严重ARDS相关候选药,可以根据模型条件增加肺顺应性等功能评价。

让组织保护和真实肺功能恢复建立联系。

7、可以设计真正的治疗性给药窗口

通过前期模型时间曲线先确定肺损伤形成时间,再安排候选药介入。

比较预防性和治疗性给药得到的药效差异,可以更清楚判断产品的临床适用窗口。

8、可以建立肺组织PK/PD

同步评价血浆和肺组织药物暴露,并连接目标PD、肺水肿、病理和氧合。

对于吸入类产品,还可以进一步关注肺部高暴露和系统低暴露能否同时实现。

9、可以根据第一模型结果设计互补第二模型

第一轮LPS模型获得稳定药效以后,根据产品最大剩余风险选择CLP、酸吸入、感染或机械通气等第二模型。

让第二模型真正回答“换一种ARDS病因以后,候选药还能不能有效”。

ARDS动物实验里,氧合、肺水肿和病理其实很难简单选出一个永远排在第一的位置。

如果项目想尽量接近临床,氧合当然重要,因为严重ARDS最终表现就是气体交换失败。但动物里的PaO₂/FiO₂只有在FiO₂、麻醉和呼吸条件足够稳定时才真正有意义。

如果候选药作用于肺毛细血管内皮,肺水肿和血管渗漏往往比短时间内PaO₂有没有完全恢复更接近药物本身。一个促进肺泡液体清除的候选物,又可能在最初渗漏没有明显下降的情况下,通过加快肺泡内液体清除改善氧合。

病理则提供另外一层信息。

它可以告诉我们肺泡结构究竟有没有被保护,炎症细胞进入了哪里,蛋白性渗出和肺泡隔增厚有没有减轻,但它无法替代气体交换。

所以企业真正需要选择的并不是“氧合、肺水肿和病理三选一”。

更合理的是明确哪一个最接近候选药的主要药理作用,把它设成核心终点,再选择另外两层中最能说明疾病获益的指标进行补充。

当近端PD、屏障或组织结构变化能够继续传递到氧合和肺功能以后,这组动物数据才真正开始回答一个更关键的开发问题:

候选药只是把几个ARDS指标做低了,还是已经改变了肺损伤继续恶化的过程。

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