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慢阻肺COPD模型:烟雾联合LPS值不值得做
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

慢阻肺(COPD)动物模型里,烟雾联合脂多糖(LPS)几乎已经成了一套非常常见的组合。

原因也很现实。

单纯长期烟雾暴露最符合吸烟相关COPD的病因逻辑,但模型周期长。早期往往先出现氧化应激和炎症,肺气肿、小气道重塑以及稳定肺功能异常需要继续积累,而且动物之间对烟雾的敏感性存在差异。

加入LPS以后,模型明显“快”了。

中性粒细胞炎症更强,BALF炎症细胞和炎症介质更容易拉开差异,黏液分泌、气道壁改变和部分肺功能异常也更容易在较短周期内形成。近年的系统性模型梳理中,烟雾联合LPS甚至是文献使用数量非常高的一种COPD造模方式。

但问题也恰恰出在这个“快”上。

LPS本身就是强烈的细菌内毒素刺激。如果候选药是抗炎药,尤其作用TLR4、NF-κB、中性粒细胞、CXCR2、NLRP3、NETs或者其他先天免疫通路,烟雾联合LPS很容易把药物最擅长干预的病理放大。药效可能非常漂亮,却未必代表候选药能够改变长期吸烟造成的肺气肿和慢性小气道疾病。

还有一个更容易混淆的问题。

同样叫“烟雾+LPS”,LPS在模型建立早期或过程中间歇加入,用于加速慢性COPD表型,和先让动物形成稳定烟雾相关COPD,再突然给予一次LPS模拟感染性急性加重,属于两种完全不同的开发场景。

所以烟雾联合LPS值不值得做,关键不在于这套模型能不能成功。

需要先确定候选药准备解决的是稳定期COPD中的慢性炎症、小气道重塑、黏液高分泌、肺气肿和持续气流受限,还是急性加重中的中性粒细胞炎症和肺功能快速恶化。

模型应该把候选药最需要证明的那一层病理做出来,同时又不能因为人为增强刺激,把产品药效放大到失去转化意义。

导读

一、烟雾联合LPS为什么会成为常用COPD模型

二、烟雾和LPS在模型里分别承担什么作用

三、烟雾单独造模和烟雾联合LPS最大的区别在哪里

四、烟雾联合LPS最明显放大的其实是哪些病理

五、为什么加入LPS以后气道重塑往往更容易做出来

六、肺气肿候选药为什么未必需要优先选择烟雾联合LPS

七、慢性COPD模型和急性加重模型必须先区分

八、LPS放在模型哪个时间点会直接改变模型性质

九、抗炎候选药什么时候特别适合烟雾联合LPS

十、中性粒细胞、NETs和蛋白酶靶点为什么适合这套模型

十一、黏液高分泌类候选药为什么也值得考虑烟雾联合LPS

十二、支气管舒张药为什么不能因为模型炎症明显就照搬同一套终点

十三、肺泡修复和抗肺气肿药为什么需要谨慎使用这套模型

十四、糖皮质激素低反应能不能用烟雾联合LPS做出来

十五、烟雾联合LPS到底做多长时间才合理

十六、小鼠和大鼠做烟雾联合LPS分别有什么优势

十七、LPS采用鼻腔、气管内还是雾化会带来什么差异

十八、这套模型最应该做哪些主要终点

十九、肺功能为什么不能长期缺席

二十、烟雾和LPS两个刺激都需要单独做质量控制

二十一、治疗性给药怎么避免把预防作用当成COPD治疗

二十二、吸入药和口服药在这套模型中的PK/PD怎么设计

二十三、阳性药应该怎样根据候选药重新选择

二十四、烟雾联合LPS最容易造成哪些假阳性和假阴性

二十五、不同MOA候选药到底值不值得用烟雾联合LPS

二十六、第一模型做完烟雾联合LPS以后,第二模型怎么选

二十七、一套更实用的烟雾联合LPS候选药评价路线

二十八、博恩生物可以为COPD候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

烟雾联合LPS为什么会成为常用COPD模型

烟雾模型最大的优势一直很明确。

临床COPD最重要的外源危险因素之一就是长期烟草烟雾暴露,因此从病因层面看,让动物持续吸入烟雾具有很自然的逻辑。

问题在于动物不会因为吸了几天烟就形成临床COPD。

烟雾造成的氧化损伤、上皮改变、炎症细胞募集、蛋白酶失衡、小气道重塑和肺泡破坏都需要时间累积。单纯烟雾模型为了得到稳定结构和肺功能变化,往往需要持续较长时间。

LPS提供了一种加速方式。

它能够通过TLR4等先天免疫机制快速增强气道和肺组织炎症,尤其明显放大中性粒细胞相关反应。烟雾已经让气道处于氧化应激和屏障异常状态以后,再加入LPS,相当于给肺组织叠加第二次炎症打击。

因此烟雾联合LPS往往能够在更短时间内获得更清楚的炎症、气道重塑、黏液和肺功能差异。

这对于早期候选药筛选确实非常实用。

但“更容易成模”和“更适合当前候选药”属于两个判断。

正式开发时必须继续往后判断。

SECTION 02

02

烟雾和LPS在模型里分别承担什么作用

1、烟雾提供慢性疾病背景

长期烟雾暴露会反复作用于气道上皮、肺泡上皮、内皮、巨噬细胞和其他肺组织细胞。

其中既包含氧化压力,也包含颗粒和多种化学刺激。

随着时间延长,动物可以逐渐形成气道炎症、肺泡扩大、小气道改变和肺功能异常。

所以烟雾承担的是COPD长期疾病环境。

2、LPS主要强化先天免疫和中性粒细胞炎症

LPS的作用要直接得多。

通过强烈的病原相关分子模式刺激,肺组织会迅速产生趋化因子和炎症介质,大量中性粒细胞进入气道和肺实质。

炎症强度会明显超过单独烟雾的很多时间窗口。

3、两者叠加以后,模型的病理权重发生改变

烟雾联合LPS并不是简单把“烟雾模型做得更严重”。

它会把整个模型向先天免疫、中性粒细胞、黏液和气道重塑方向推。

这也是企业做模型选择时最应该注意的地方。

候选药如果正好作用于这些环节,模型会非常敏感。

如果产品核心作用根本不在这里,额外增加LPS可能只是在制造无关噪声。

SECTION 03

03

烟雾单独造模和烟雾联合LPS最大的区别在哪里

已有长期动态比较很有意思。

单纯烟雾和烟雾联合LPS都能够形成肺气肿样改变,也都能造成肺功能下降。

两种模型真正拉开明显差异的地方之一,是气道炎症和气道重塑。

在相同观察框架下,烟雾联合LPS组可以更早出现明显气道周围胶原沉积和气道壁重塑,而肺气肿程度并没有按照相同比例进一步加重。

这说明LPS加入以后,增加的并不主要是“更强肺气肿”。

更多增加在炎症和气道病理。

这一点对候选药选择非常关键。

如果产品临床卖点是小气道重塑、慢性支气管炎、黏液高分泌或者中性粒细胞炎症,CS+LPS通常非常有价值。

如果产品希望重新生成肺泡、修复肺实质或者改变肺气肿进展,单纯烟雾、弹性蛋白酶或者其他更直接的肺气肿模型可能提供更清楚的数据。

SECTION 04

04

烟雾联合LPS最明显放大的其实是哪些病理

1、中性粒细胞炎症

这是最典型的变化。

BALF中性粒细胞、肺组织粒细胞浸润以及相关趋化信号往往会明显上升。

对于CXCR2、粒细胞迁移、蛋白酶和NETs等产品,这种动态范围很有价值。

2、黏液和分泌细胞改变

LPS与烟雾共同存在时,气道上皮受到更强炎症刺激。

杯状细胞增生和MUC5AC等黏液相关变化更容易出现。

这也是为什么一些研究会专门使用烟雾联合LPS评价COPD黏液高分泌。

3、气道重塑

气道周围胶原沉积、气道壁增厚和慢性结构改变可以较单纯烟雾更早形成。

所以抗气道重塑产品可以获得较好的病理窗口。

4、肺功能下降

当炎症、黏液和气道壁改变叠加后,气流阻力和肺功能可以进一步恶化。

不过肺功能改变来源会更加复杂。

它可能同时包含气道炎症、黏液堵塞、小气道重塑和肺实质改变。

所以后续需要根据MOA把功能和组织终点对应起来。

SECTION 05

05

为什么加入LPS以后气道重塑往往更容易做出来

小气道重塑是COPD非常重要的一部分。

临床气流受限并不只来自肺气肿。

小气道壁增厚、纤维化、腔内黏液和小气道丢失同样会增加呼气阻力。

烟雾单独暴露能够逐渐形成这些变化,只是速度较慢。

LPS叠加后,炎症介质和细胞损伤增加,气道上皮—免疫细胞—成纤维细胞之间的长期刺激被加强。

气道周围ECM沉积会更快出现。

因此一个针对小气道重塑的候选药,使用CS+LPS可以缩短等待病理形成的时间。

此时病理评价最好不要只做一个笼统HE评分。

需要进一步量化气道壁厚度、胶原面积、平滑肌相关结构以及必要的黏液改变。

这样才能知道药物究竟改善的是哪一层气道病理。

SECTION 06

06

肺气肿候选药为什么未必需要优先选择烟雾联合LPS

一个很常见的逻辑是:

联合模型比单纯烟雾严重,所以所有COPD药都应该优先做联合模型。

对于肺气肿并不一定成立。

长期比较中可以看到,CS+LPS虽然炎症和气道重塑更重,但肺泡扩大程度与CS单独模型未必出现相同比例差异。

也就是说,LPS制造的额外损伤不一定主要作用在肺泡结构这一端。

如果产品准备促进AT2细胞修复、肺泡再生、弹性纤维稳态或者修复已经形成的肺气肿,过强LPS炎症可能反而掩盖产品的核心作用。

这类项目更适合让主要模型把肺气肿表型做干净。

烟雾单独模型保留了长期吸烟背景。

弹性蛋白酶模型则可以快速形成明显肺泡隔破坏。

两者分别可以解决不同问题。

SECTION 07

07

慢性COPD模型和急性加重模型必须先区分

这是烟雾联合LPS最容易混淆的地方。

1、间歇性LPS参与长期造模

有些模型在烟雾暴露过程中,于几个固定时间点给予LPS。

这种设计的目的主要是加速长期COPD样炎症和气道重塑。

LPS已经成为模型建立的一部分。

最后得到的是一个“烟雾+反复炎症刺激”的慢性COPD样背景。

2、已经形成COPD以后再突然给一次LPS

另一种设计完全不同。

先让动物经历长期烟雾暴露,形成稳定的气道疾病。

随后给予一次额外LPS挑战。

此时LPS更接近模拟细菌感染相关的急性加重。

短时间内中性粒细胞、黏液、肺水肿和肺功能恶化会迅速增强。

这种模型更接近AECOPD。

3、两个模型不能使用相同语言解释

如果项目临床定位是稳定期COPD治疗,不能因为加入最后一次强LPS以后药物能显著压住急性炎症,就直接证明候选药能够改变稳定期COPD进展。

如果产品目标就是减少急性加重,反过来只做长期间歇LPS模型,也可能没有把真正的exacerbation做出来。

所以项目方案里最好明确写清:

LPS是“造模增强剂”,还是“急性加重触发因素”。

SECTION 08

08

LPS放在模型哪个时间点会直接改变模型性质

LPS使用时点并不是一个小技术参数。

它会改变药物最终面对的病理环境。

如果LPS很早加入,烟雾相关病理还没有建立,模型会快速进入明显先天免疫炎症。

如果LPS在长期烟雾过程中少量、间歇出现,更接近利用重复感染样刺激加速慢性重塑。

如果等稳定烟雾COPD表型已经形成以后,再进行一次较集中的LPS挑战,模型会更明显向急性加重靠近。

因此不同文献中都写“CS+LPS”,不能直接认为是同一种模型。

正式项目至少需要比较四个参数:

烟雾已经暴露多久、LPS什么时候加入、LPS出现几次,以及末次LPS距离终点多长时间。

如果终点离LPS特别近,检测到的大量变化可能主要属于急性LPS反应。

如果间隔较长,则更可能反映LPS对慢性结构重塑留下的影响。

SECTION 09

09

抗炎候选药什么时候特别适合烟雾联合LPS

如果候选药核心定位就是控制COPD中性粒细胞炎症、先天免疫或者慢性支气管炎炎症,CS+LPS通常具有很高实用价值。

模型提供足够大的炎症动态范围,有利于建立清楚剂量反应。

但项目不能只看到IL-6、TNF-α下降就结束。

抗炎药至少应该继续回答:

BALF中真正哪些细胞下降,肺组织炎症是否同步改善,气道结构和肺功能有没有进一步获益。

一个药物把细胞因子降低70%,气流受限和气道重塑完全没有变化,它的开发含义与能够同时改善肺功能的产品不同。

所以抗炎只是机制入口。

COPD药效最终还需要回到气道和肺功能。

SECTION 10

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中性粒细胞、NETs和蛋白酶靶点为什么适合这套模型

LPS加入以后,中性粒细胞通常成为被放大最明显的细胞之一。

这会带来几个很适合新药开发的方向。

中性粒细胞进入肺后能够释放中性粒细胞弹性蛋白酶等蛋白酶,产生ROS,并在特定环境中形成NETs。

长期存在后,这些因素可以进一步损伤上皮、破坏ECM并影响黏液。

因此针对CXCR2、粒细胞迁移、NETs、蛋白酶或者中性粒细胞异常存活的候选药,都可以利用CS+LPS形成较清楚的PD窗口。

不过终点最好从“中性粒细胞有多少”继续往下做。

如果药物主打NETs,需要直接证明NETs下降。

如果作用蛋白酶,需要增加相应蛋白酶活性。

这样才能把模型的炎症优势真正转化成候选药机制证据。

SECTION 11

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黏液高分泌类候选药为什么也值得考虑烟雾联合LPS

慢性支气管炎表型在COPD开发中经常被低估。

临床患者的气流受限并不只由肺泡破坏决定。

小气道里大量黏液、杯状细胞改变和黏液纤毛清除障碍都会明显影响症状和急性加重风险。

烟雾长期刺激已经能够诱导黏液相关改变。

加入LPS以后,TLR4和炎症相关信号进一步增强,上皮分泌反应往往更加明显。

这类项目可以重点观察AB-PAS、杯状细胞、MUC5AC、MUC5B以及与产品作用机制相关的分泌途径。

如果候选药同时宣称改善黏液清除,还可以进一步评价纤毛和黏液输送功能。

单纯MUC5AC下降还不能代表整个黏液表型恢复。

SECTION 12

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支气管舒张药为什么不能因为模型炎症明显就照搬同一套终点

LABA、LAMA以及其他支气管舒张类产品的主要药理并不是在几小时内减少肺泡炎症或者恢复肺泡结构。

它们首先改变的是气道平滑肌张力。

所以这类候选药即使使用CS+LPS模型,主要终点也应该优先落到气道和肺功能。

例如气道阻力、动态顺应性以及与产品机制对应的支气管反应。

肺HE和BALF可以描述模型背景,但不适合承担核心药效。

如果一个快速支气管舒张药在给药几小时后肺功能明显改善,而BALF中性粒细胞没有变化,这个结果完全符合药理逻辑。

所以模型可以相同,终点体系必须跟着MOA重新排序。

SECTION 13

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肺泡修复和抗肺气肿药为什么需要谨慎使用这套模型

肺气肿的核心是肺泡结构丢失。

一旦肺泡隔真正破坏,简单降低炎症并不会自动让肺泡重新长回来。

所以这类疾病修改型产品需要回答的是:

已经形成的肺实质破坏能不能停止进展,甚至出现结构恢复。

CS+LPS当然可以产生肺气肿样改变,但LPS会同时制造很强的气道炎症。

如果候选药对LPS炎症没有明显作用,却真正促进肺泡修复,早期整体病理评分甚至可能并不好看。

因此这类产品更适合把MLI、破坏指数、肺泡结构、肺容量和肺功能放到前面。

如果需要使用CS+LPS,可以作为补充模型验证药物在高炎症背景下还能不能维持肺泡修复。

不建议把它作为唯一模型。

SECTION 14

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糖皮质激素低反应能不能用烟雾联合LPS做出来

COPD与哮喘一个很重要的药理区别,是很多COPD炎症对糖皮质激素的响应有限。

烟雾造成的氧化应激、HDAC2异常和中性粒细胞炎症都可能参与这一现象。

一些烟雾联合LPS模型中,可以观察到糖皮质激素对炎症、黏液和肺功能的抑制作用明显弱于预期,而PDE4抑制剂仍然能够产生药效。

这使CS+LPS有机会成为评价“激素低反应型炎症”的工具。

但不能把“加入LPS”直接等同于“模型一定激素抵抗”。

不同烟雾强度、暴露周期、LPS方案、物种和激素剂量都可能改变结果。

所以如果候选药核心卖点就是克服激素抵抗,正式项目需要先用现有标准激素对模型进行药理表型确认。

只有模型真的表现出低反应,后面的“恢复激素敏感性”才有解释基础。

SECTION 15

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烟雾联合LPS到底做多长时间才合理

模型周期不能只根据“文献里大家做多久”决定。

更合适的方式,是根据候选药准备干预的表型反推。

1、偏炎症的早期项目可以缩短周期

如果重点是中性粒细胞、BALF炎症和早期气道反应,不需要等待非常成熟的肺气肿。

短周期可以明显提高筛选效率。

2、气道重塑需要给结构变化足够时间

已有动态比较显示,CS+LPS可以让气道周围胶原沉积和重塑较单纯烟雾更早出现。

但结构改变仍然需要时间积累。

如果候选药主打重塑,不能在只有急性炎症的阶段提前结束。

3、肺气肿和疾病修改需要更长观察

真正评价肺泡破坏、肺功能持续改变和停止烟雾后的恢复,需要进一步拉长周期。

4、模型时间越短,LPS权重通常越高

这是一个很实用的判断。

如果希望几周内做出“明显COPD”,增加的病理通常很大一部分来自LPS强炎症。

这并不代表模型没有价值。

只是需要承认它更偏炎症型COPD,而不是把短周期模型直接等同于长期吸烟几十年形成的人COPD。

SECTION 16

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小鼠和大鼠做烟雾联合LPS分别有什么优势

1、小鼠适合机制和新靶点

小鼠拥有丰富的基因敲除、条件性敲除和免疫试剂。

如果候选药作用于某一类巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞或者具体信号,小鼠更方便继续拆机制。

2、大鼠更适合复杂肺功能和取样

大鼠体型较大,BALF、肺组织、血气、重复取样和吸入操作空间更充足。

需要进行较完整肺功能和多组织PK/PD时,优势会更加明显。

3、模型目标决定物种

早期免疫机制型项目可以优先小鼠。

候选物确认阶段,如果已经开始强调吸入递送、肺功能、重复采样和组织PK,大鼠的开发价值会提高。

同一个产品完全可以让两个物种承担不同任务。

SECTION 17

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LPS采用鼻腔、气管内还是雾化会带来什么差异

LPS的给药方式会直接改变肺内分布和炎症强度。

1、鼻腔滴注操作相对简单

适合小鼠大批量实验。

但给药时液体可能存在鼻腔残留、吞咽和进入肺部比例差异。

麻醉状态、滴注体积和操作一致性都会影响结果。

2、气管内给药的剂量进入肺更加直接

能够减少鼻腔吸收带来的不确定性。

同时它属于侵入性操作,对技术一致性要求更高,局部液体分布也不一定完全均匀。

3、雾化更加接近呼吸道吸入暴露

LPS可以随着气溶胶进入气道。

但实际吸入剂量受颗粒大小、分钟通气量和暴露装置影响。

4、正式项目不能只写“给予LPS”

LPS来源、批次、给药方式、给药次数和与烟雾的时间关系都应该固定。

不同实验批次只要改变其中一项,模型炎症强度就可能发生明显变化。

SECTION 18

18

这套模型最应该做哪些主要终点

烟雾联合LPS最不适合的一种方案,是最后所有产品统一做:

HE、IL-6、TNF-α、MUC5AC、MLI。

看起来很全面,实际上产品之间缺少区分。

更合理的是把终点拆成四层。

1、第一层:候选药近端PD

产品真正作用哪个靶点,就先证明那个靶点被命中。

这一层决定药效是不是来自预期MOA。

2、第二层:对应的疾病病理

抗炎药看中性粒细胞和炎症。

黏液药看杯状细胞和黏液。

重塑药看气道壁和ECM。

肺气肿药看肺泡结构。

3、第三层:肺功能

观察前面的组织药效最终有没有改变气流受限和呼吸功能。

4、第四层:临床开发相关的组织暴露

尤其吸入和局部肺药,需要把肺组织PK和PD接起来。

这样才能逐渐形成剂量—暴露—PD—疾病功能的完整关系。

SECTION 19

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肺功能为什么不能长期缺席

COPD临床核心特征之一就是持续气流受限。

单纯烟雾或者CS+LPS模型如果最后只有漂亮病理,没有肺功能,很难判断组织变化达到什么功能程度。

特别是小气道重塑型候选药。

气道壁胶原下降到底有没有转化成阻力改善,必须通过功能结果才能回答。

肺气肿型药物也一样。

MLI下降之后,肺弹性和呼吸力学是否恢复,比增加几个炎症蛋白更有意义。

具体肺功能参数需要根据动物、设备和产品定位选择。

需要避免把单纯无创体积描记中的某一个衍生参数直接等同于临床FEV1。

越靠近候选物确认阶段,越值得增加真正能够反映阻力、顺应性和呼气流量的评价。

SECTION 20

20

烟雾和LPS两个刺激都需要单独做质量控制

联合模型最大的一个问题是变量变多。

任何一个刺激漂移,都可能造成批次差异。

1、烟雾不能只按“每天几支烟”定义

不同烟支的焦油、尼古丁和燃烧条件不同。

烟雾发生器的抽吸方式、腔体换气和动物位置也会影响实际暴露。

条件允许时,可以进一步监测总颗粒物、CO,以及通过cotinine、COHb等指标确认动物实际暴露。

2、LPS批次本身也可能存在活性差异

来源、纯度和制备方式都需要统一。

正式项目最好使用同一来源、固定批次或经过批次验证的材料。

3、动物一般状态要作为模型强度警报

体重持续明显下降、活动显著减少甚至死亡增加时,需要判断模型是不是已经从慢性COPD进入过度系统性损伤。

强模型不一定比适中模型更适合药效。

尤其企业筛选需要给候选药留下可以改善的动态范围。

SECTION 21

21

治疗性给药怎么避免把预防作用当成COPD治疗

如果候选药从烟雾和LPS第一次暴露之前就开始给,最后动物肺部病理很轻,这类数据首先说明药物能够阻断疾病建立。

临床COPD患者开始治疗时,通常已经存在长期气流受限和慢性肺结构改变。

所以正式候选物评价更建议先建立一定疾病表型,再开始治疗。

1、治疗起点应该由模型表型决定

可以通过探索性批次先确定什么时候开始出现稳定炎症、气道重塑或肺功能异常。

不同MOA所需要等待的病理并不一样。

2、抗炎药不需要等到重度肺气肿才开始

如果产品临床定位就是慢性炎症控制,模型已经形成稳定炎症和初步功能异常以后即可介入。

3、肺泡修复药则应该让结构损伤先形成

否则最终只能证明药物“防止肺气肿发生”,很难说明是否具有修复作用。

所以“什么时候开始给药”本身也是模型的一部分。

SECTION 22

22

吸入药和口服药在这套模型中的PK/PD怎么设计

COPD是一个非常适合局部吸入治疗的疾病。

这也使肺组织PK特别重要。

1、口服药首先看系统暴露能不能进入肺

血浆AUC高不代表肺组织游离浓度一定足够。

候选物确认阶段可以同步检测肺组织浓度。

2、吸入药的血浆浓度低可能恰恰是优势

如果肺组织保持较高有效浓度,而系统暴露较低,可以减少全身副作用。

此时只比较血浆AUC很容易错误评价候选药。

3、严重气道重塑还可能影响吸入沉积

烟雾联合LPS造成黏液和小气道结构异常以后,药物在肺内的分布也可能变化。

因此早期健康动物吸入PK很好,不代表疾病动物中的沉积完全一样。

4、最好把肺暴露和目标PD放在同一条时间线上

找到肺内什么浓度开始产生PD,以及PD需要维持多久。

后面给药频次和临床吸入方案才有更好的转化依据。

SECTION 23

23

阳性药应该怎样根据候选药重新选择

COPD没有一个可以覆盖所有药理机制的通用阳性药。

1、抗炎项目可以考虑PDE4等相应药理参照

如果模型的主要表型是中性粒细胞炎症,阳性药需要能够证明这套炎症具有药理可调节性。

2、支气管舒张产品应该使用对应功能型阳性药

LABA、LAMA等更适合验证肺功能和气道反应。

不能要求它们短时间内明显降低肺气肿。

3、激素类阳性需要谨慎解释

如果项目专门研究COPD糖皮质激素低反应,模型中激素作用本来就可能有限。

此时“激素没把所有指标压下来”并不一定代表模型失败。

关键是这种低反应是否稳定、可重复,并且和产品定位一致。

4、阳性药动物频次必须按动物PK重新设计

临床Qd并不意味着小鼠和大鼠也应该机械Qd。

阳性药人为暴露不足,会让候选药看起来异常优秀。

SECTION 24

24

烟雾联合LPS最容易造成哪些假阳性和假阴性

1、强抗炎药容易出现模型偏好型阳性

LPS把先天免疫和中性粒细胞做得很强。

一个非常擅长压LPS炎症的药物,会获得漂亮结果。

如果临床目标是长期改变肺气肿进展,还需要进一步确认这种阳性能否在不依赖强LPS的模型中保持。

2、肺泡修复药可能被强炎症造成假性低估

候选药已经促进肺泡修复,但模型仍然持续接受强炎症冲击。

整体病理和肺功能改善幅度可能被压小。

此时需要增加更适合肺气肿的模型。

3、强刺激可能造成ceiling effect

模型组中性粒细胞、黏液和组织损伤全部接近极限以后,中低剂量候选药很难形成清楚剂量反应。

所以造模不是越严重越好。

4、模型太轻也会造成假阴性

如果气道重塑尚未形成,却评价抗重塑药,当然很难看到优势。

正式实验前做时间曲线非常重要。

SECTION 25

25

不同MOA候选药到底值不值得用烟雾联合LPS

这张表的核心不是给每类产品固定答案。

它更重要的作用,是提醒项目不要因为“COPD大家都做CS+LPS”,就把所有候选药放进同一套模型。

SECTION 26

26

第一模型做完烟雾联合LPS以后,第二模型怎么选

第二模型应该主动补第一模型最弱的一层。

1、抗炎药

第一轮CS+LPS阳性以后,可以回到单纯长期烟雾。

如果没有强LPS推动,药物仍然能够改善慢性炎症、小气道病变和肺功能,数据的稳定性会提高。

2、抗肺气肿和肺泡修复药

可以使用烟雾单独或者弹性蛋白酶模型。

重点把肺泡结构做得更加突出。

3、黏液和慢性支气管炎产品

第二模型可以加强长期黏液和小气道表型,而不是继续追求更强肺气肿。

4、减少急性加重产品

CS+LPS慢性造模以后,还需要真正的exacerbation模型。

可以在稳定COPD背景上增加急性LPS、细菌或病毒挑战。

5、吸入药

第二层风险可能已经转向肺递送。

这时继续多做一个小鼠炎症模型的价值,可能不如进入大鼠,完成肺组织PK、肺功能和重复吸入。

第二模型承担什么任务,取决于第一轮还剩下什么开发问题。

SECTION 27

27

一套更实用的烟雾联合LPS候选药评价路线

1、先明确产品最终准备解决COPD哪一部分

稳定期慢性炎症、慢性支气管炎、小气道重塑、肺气肿、气流受限和急性加重需要分开。

先确定最主要的产品定位。

2、判断这个目标是否真的需要LPS

如果产品高度依赖中性粒细胞、黏液或者炎症重塑,可以优先加入。

如果核心是肺泡再生和肺气肿修复,先考虑单纯烟雾或其他结构模型。

3、做一轮模型时间曲线

观察不同时间点的BALF、气道病理、肺气肿和肺功能。

明确候选药准备干预的病理到底什么时候形成。

4、确定LPS在模型中的身份

是间歇性增强慢性COPD,还是稳定疾病后作为急性加重触发。

方案中从一开始就固定。

5、锁定烟雾和LPS质量控制参数

烟源、暴露方式、实际烟雾强度、LPS批次、给药路线和时间全部固定。

保证不同批次模型具有可比性。

6、正式药效采用治疗性窗口

疾病表型形成后开始候选药。

根据MOA决定等待炎症、重塑还是肺气肿形成。

7、设置与产品匹配的主要终点

避免所有组都使用固定COPD检测套餐。

核心终点最好只围绕最重要的一两个开发问题。

8、增加真正的肺功能

将组织变化和气流受限对应。

候选物确认阶段尤其值得增加。

9、同步建立PK/PD

吸入药重点看肺内暴露。

系统药同时看血浆和肺组织。

将剂量反应转换成组织有效暴露和目标覆盖。

10、根据第一轮结果反查模型偏倚

如果抗炎特别强、结构作用一般,需要判断是不是LPS把产品优势放大。

如果结构药效很好、炎症变化有限,则不必强求所有炎症指标同步显著。

11、进入正交第二模型

主动去掉或改变第一模型最强的人工刺激。

看候选药是否仍然能够命中相同PD并产生疾病获益。

12、最终形成清楚的开发证据链

比较理想的数据可以说明:

候选药在烟雾形成的慢性COPD背景下,面对额外LPS强化的中性粒细胞、黏液和气道重塑仍然能够命中目标PD,并进一步改善与产品定位相对应的肺结构和肺功能;当第二模型改变疾病入口以后,相同核心药效仍然能够成立。

到了这一层,CS+LPS才真正发挥它在候选药开发中的价值。

它承担的是一次更强、更复杂的疾病挑战,而不只是让模型组和正常组之间的P值更漂亮。

SECTION 28

28

博恩生物可以为COPD候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA判断是否需要烟雾联合LPS

结合产品属于抗炎、中性粒细胞、黏液、小气道重塑、支气管舒张、肺气肿修复还是急性加重方向,先判断LPS加入以后提供的是有效信息还是额外干扰。

2、可以建立单纯烟雾和烟雾联合LPS模型

根据项目需要设计不同暴露周期,并通过预实验确定炎症、气道重塑、肺气肿和肺功能形成时间。

避免所有产品使用固定造模周期。

3、可以根据临床定位区分稳定COPD和AECOPD

如果LPS用于加速慢性造模,按长期模型设计。

如果产品针对急性加重,则在既有COPD背景上重新设置第二次急性刺激。

两个方案的终点时间和给药窗口分别设计。

4、可以建立标准化烟雾暴露质量控制

固定烟支、烟雾发生方式、暴露腔体和换气条件,并根据项目增加总颗粒物、CO、cotinine或COHb等暴露确认。

提高跨批次可重复性。

5、可以开展BALF和炎症细胞评价

根据MOA重点分析中性粒细胞、巨噬细胞以及相关炎症PD。

如果候选药针对NETs、蛋白酶或其他具体机制,则继续进入相应功能终点。

6、可以建立气道重塑和黏液病理

通过HE、Masson以及AB-PAS等方法评价气道壁结构、胶原沉积、杯状细胞和黏液。

根据项目进一步进行数字病理定量。

7、可以建立肺气肿定量

对MLI、肺泡破坏和其他肺实质结构进行标准化分析。

同时统一肺充气固定条件,减少制片造成的假性肺泡大小差异。

8、可以增加肺功能

根据候选药定位评价气道阻力、顺应性及其他适合的呼吸力学指标。

将抗炎、重塑或肺泡修复结果继续连接到真实器官功能。

9、可以建立肺组织PK/PD

针对吸入、口服或注射候选药,同步评价血浆和肺组织暴露。

进一步寻找产生稳定药效所需的肺内浓度和目标覆盖时间。

10、可以根据第一模型结果设计第二模型

CS+LPS阳性以后,不机械重复另一套CS+LPS。

根据剩余风险选择单纯烟雾、弹性蛋白酶、长期慢性支气管炎、AECOPD或者更适合肺PK和功能的大动物/大鼠体系。

烟雾联合LPS这套COPD模型值不值得做,答案很难简单归结成“联合模型比单纯烟雾更好”。

它最大的优势非常明确。

可以在更短周期内放大中性粒细胞炎症、黏液和气道重塑,让很多候选药更快获得清楚的体内药效窗口。

它的风险也来自同一个地方。

当LPS权重过高以后,研究得到的可能越来越像“一个强烈的LPS炎症模型叠加了烟雾背景”。对于抗炎药,这可能放大药效;对于肺泡修复药,则可能掩盖真正优势。

所以项目开始前最应该问的并不是要不要加LPS。

更应该先问候选药到底准备解决COPD哪一层病理。

如果目标是中性粒细胞、慢性支气管炎、小气道重塑和感染样炎症,烟雾联合LPS通常很值得做。

如果目标是长期肺泡破坏和真正肺气肿修复,就需要让肺实质本身成为模型主轴。

如果目标是AECOPD,LPS又应该从“造模增强剂”变成疾病建立后的第二次急性打击。

同一种LPS,放在不同时间、面对不同候选药,最后承担的是完全不同的开发任务。

把这层关系想清楚以后,CS+LPS才会从一个“快速把COPD做出来”的常用方案,变成一个真正能够帮助候选药做Go/No-Go判断的模型。

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