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Basic Scientific Research
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哮喘模型:急性OVA还是慢性HDM更适合看气道重塑
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

哮喘候选药做到动物阶段,如果主要想证明抗炎活性,急性OVA模型通常很好用。

致敏以后进行短期OVA激发,BALF嗜酸性粒细胞迅速升高,IL-4、IL-5、IL-13等T2炎症信号明显,杯状细胞和黏液增加,乙酰甲胆碱挑战后的气道高反应也比较容易拉开。模型周期短、重复性高,非常适合早期PoC和剂量筛选。

但当候选药的产品定位开始出现“抑制气道重塑”“改善固定性气流受限”“减少气道平滑肌增厚”“逆转黏液细胞重塑”这些描述以后,继续使用一套短周期急性OVA模型就容易出现问题。

因为气道重塑并不是一次过敏性炎症发作的同义词。

真正的重塑意味着气道经过长期、反复损伤和修复以后,结构本身发生了改变,包括杯状细胞持续增加、上皮异常修复、基底膜下细胞外基质沉积、气道平滑肌增厚,以及这些结构变化最终带来的持续气道高反应和部分不可逆气流受限。

这些改变的形成速度并不一致。

杯状细胞改变可以很早出现,胶原沉积通常需要更长时间,平滑肌层增厚往往还要继续延后。短期OVA模型终点时看到的“黏液很多”和“炎症很重”,并不能自动证明已经形成成熟气道重塑。

慢性屋尘螨(HDM)模型的价值就在这里。

HDM本身属于临床常见吸入性过敏原,可以直接通过气道反复暴露,同时持续作用于气道上皮、先天免疫和适应性T2免疫。随着暴露从数天拉长到数周,模型能够逐渐从过敏性炎症进入持续AHR、杯状细胞改变、胶原沉积和气道平滑肌重塑。

因此,如果候选药真正准备做“抗气道重塑”,慢性HDM通常比急性OVA能够提供更多开发信息。

但这也不意味着只要把OVA换成HDM,模型就自动升级。

HDM做两周和做八周,得到的同样可能是两种完全不同的疾病状态。真正决定能不能评价气道重塑的,是过敏原、暴露方式、暴露周期、治疗起点以及终点选择共同形成的病程。

对于医药企业来说,模型名称只是第一步。

更重要的是候选药进入模型时,气道究竟已经重塑到哪一层。

导读

一、气道重塑到底在看什么

二、急性OVA最擅长回答什么问题

三、为什么急性OVA很容易把炎症改善写成气道重塑改善

四、慢性HDM为什么更适合把病程拉到结构层

五、HDM做两周、四周和八周得到的不是同一种模型

六、慢性OVA也能形成重塑,为什么仍然需要区分模型价值

七、杯状细胞、胶原和平滑肌为什么不能放在同一个时间点理解

八、真正做抗重塑药,给药起点应该放在哪里

九、治疗期间继续HDM挑战还是停止过敏原暴露

十、怎样区分阻止重塑进展和真正逆转既有重塑

十一、胶原沉积应该怎么定量才有价值

十二、气道平滑肌增厚为什么不能只看α-SMA Western blot

十三、杯状细胞和黏液为什么属于重塑,却不能代表全部重塑

十四、上皮修复类候选药应该增加哪些终点

十五、气道重塑最终为什么必须接到AHR和肺功能

十六、Penh为什么不适合承担抗重塑药的核心功能证据

十七、乙酰甲胆碱挑战应该怎样设计才不会把药效压没

十八、BALF嗜酸性粒细胞在慢性重塑模型中应该放多高权重

十九、糖皮质激素为什么适合验证模型,却未必是理想的抗重塑参照

二十、抗IL-5、抗IL-4R和上游alarmin药物怎么选模型

二十一、成纤维细胞和ECM靶向药为什么更需要慢性HDM

二十二、气道平滑肌靶向药应该怎样重新安排终点

二十三、HDM模型最容易被忽略的批次差异

二十四、气道取材位置为什么会直接改变重塑结论

二十五、不同MOA候选药到底该选急性OVA还是慢性HDM

二十六、气道重塑项目最常见的实验设计误区

二十七、一套更完整的“炎症—重塑—功能”候选药评价路线

二十八、博恩生物可以为哮喘气道重塑候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

气道重塑到底在看什么

气道重塑经常被简单理解成Masson染色变蓝。

实际上它是一组长期结构改变的总称。

1、上皮发生持续性改变

慢性过敏原刺激以后,气道上皮不断经历损伤和修复。

正常纤毛上皮可以逐渐出现分泌细胞增加、杯状细胞化生、黏液高分泌以及上皮结构异常。

如果损伤和修复长期失衡,上皮本身会继续释放TSLP、IL-33等信号,维持炎症和下游重塑。

2、基底膜下和气道周围ECM增加

成纤维细胞和肌成纤维细胞持续活化以后,Collagen、Fibronectin等细胞外基质逐渐沉积。

气道壁因此变厚,组织机械性质也开始发生变化。

3、气道平滑肌增加

临床重症哮喘中,气道平滑肌肥大和增生是非常重要的结构改变。

平滑肌层增加以后,同样程度的收缩刺激可能产生更明显的气道狭窄。

4、黏液系统持续重塑

杯状细胞和分泌程序增加以后,黏液负荷上升,进一步加重气道腔狭窄。

5、最终需要产生功能后果

这些变化真正重要的原因,是它们会进一步维持AHR,并逐渐增加固定性或者难逆转的气流受限风险。

所以真正的抗重塑数据不能只证明“肺里胶原少了一点”。

最好能够继续回答:

气道结构是否恢复,气道高反应是否同步改善。

SECTION 02

02

急性OVA最擅长回答什么问题

急性OVA模型仍然非常有价值。

关键是把它放在合适的位置。

1、它非常适合T2炎症PoC

OVA联合铝佐剂完成系统致敏以后,再进行气道激发,可以迅速形成强烈的T2偏向反应。

BALF嗜酸性粒细胞、血清IgE以及IL-4、IL-5、IL-13通常都有较好的动态范围。

对于早期抗T2候选物,这种模型非常高效。

2、它适合快速判断AHR是否能够被调节

短期过敏性炎症已经可以明显增强乙酰甲胆碱反应。

因此支气管舒张、部分抗炎药和免疫靶向药都可以利用它完成初步功能验证。

3、黏液和杯状细胞也可以很明显

所以如果候选药主要作用急性黏液分泌或者IL-13相关杯状细胞改变,短周期OVA仍然可以提供清楚结果。

4、它的短板主要出现在“长期结构”这一层

短时间内气道炎症很重,并不代表成熟胶原沉积和平滑肌重塑已经稳定形成。

因此急性OVA更适合回答:

候选药有没有基础抗哮喘活性。

它不适合单独承担所有长期疾病修改结论。

SECTION 03

03

为什么急性OVA很容易把炎症改善写成气道重塑改善

假设候选药从OVA激发前就开始给药。

最终看到:

BALF嗜酸性粒细胞下降。

IL-13下降。

PAS阳性杯状细胞减少。

α-SMA表达下降。

Masson染色似乎也有所减轻。

很容易得出结论:

候选药抑制了气道重塑。

但这里存在一个很大的解释风险。

1、上游炎症本身已经被提前阻断

动物还没有经历足够长时间的反复损伤和修复。

药物首先减少的是过敏性炎症。

后续所有结构相关信号自然都会相应减轻。

这更接近“阻止重塑发生”。

2、α-SMA下降也不一定代表气道平滑肌层真正变薄

肺组织整体α-SMA来自多个结构。

血管平滑肌、肌成纤维细胞等都可能贡献信号。

所以整肺Western blot中α-SMA下降,很难直接等同于支气管平滑肌重塑逆转。

3、短期胶原变化也需要谨慎解释

炎症、水肿和组织切片条件都会影响气道壁观感。

成熟ECM重塑需要时间。

所以如果产品未来真正定位“airway remodeling modifier”,单次急性OVA阳性应该被看作第一层证据。

后面需要更加长期的结构模型继续确认。

SECTION 04

04

慢性HDM为什么更适合把病程拉到结构层

HDM最大的优势首先来自真实吸入性过敏原背景。

但对气道重塑来说,更重要的是它适合持续重复挑战。

1、可以通过气道直接建立长期刺激

HDM可以鼻腔或其他合适气道途径持续给予,不需要所有方案都依赖腹腔OVA+铝佐剂这一类人工系统致敏。

气道上皮因此从模型一开始就参与疾病建立。

2、HDM自身具有更复杂的上皮和先天免疫刺激

HDM提取物不仅提供抗原。

其中的蛋白酶活性和其他成分还可以直接影响上皮屏障,并激活多种先天免疫识别途径。

随后再进入DC、Th2、ILC2、嗜酸性粒细胞和下游结构细胞。

这使慢性HDM能够同时保留:

上皮损伤。

过敏性免疫。

长期组织修复。

3、连续数周暴露以后结构表型逐渐形成

成熟慢性HDM体系中可以看到杯状细胞增生、气道周围胶原沉积以及α-SMA阳性平滑肌层增加。

这些表型比短周期过敏模型更适合评价结构性疾病修改。

4、停止过敏原以后部分结构改变还可能持续一段时间

这说明炎症和结构异常并不完全同步。

对于抗重塑药来说,这一点特别有价值。

候选药最终面对的可能是一个已经具有一定自主维持能力的异常气道结构。

SECTION 05

05

HDM做两周、四周和八周得到的不是同一种模型

看到“HDM哮喘模型”还远远不够。

真正需要继续看暴露周期。

1、短期HDM更多体现过敏性炎症和AHR

两周左右重复刺激已经可以产生明显炎症、嗜酸性粒细胞和AHR。

杯状细胞改变也可以较早出现。

这时模型仍然比较接近炎症型哮喘。

2、胶原通常需要更长时间积累

成熟模型研究可以看到,杯状细胞改变出现得比较早,而可靠、可定量的胶原沉积往往需要进一步延长HDM暴露。

部分优化方案在约4周已经能够获得比较清楚的胶原变化。

剂量较低或者挑战频率不足时,同一时间点又可能只有炎症,没有足够ECM动态范围。

3、5~8周更适合做成熟重塑

长期反复HDM以后,胶原、气道壁增厚和平滑肌相关结构更容易稳定形成。

如果候选药真正针对ECM和平滑肌,这一阶段的信息量通常更高。

4、更长周期也会增加模型成本和复杂度

暴露时间延长以后,个体差异、过敏原批次和动物适应都会进一步影响结果。

所以慢性HDM并不是越长越好。

需要等到目标重塑表型已经形成,同时又保持足够的可干预窗口。

SECTION 06

06

慢性OVA也能形成重塑,为什么仍然需要区分模型价值

急性OVA缺乏成熟重塑,不代表OVA永远做不出重塑。

如果OVA致敏以后持续数周甚至数月重复气道挑战,同样可以形成胶原沉积、杯状细胞改变和平滑肌增厚。

因此真正决定重塑能否形成的因素包括:

暴露时间、挑战频率、剂量、动物品系以及长期炎症能不能持续。

1、慢性OVA仍然具有标准化优势

抗原定义清楚。

来源稳定。

不同批次之间更容易保持一致。

已有大量历史药理数据可以比较。

2、持续OVA还存在耐受问题

在某些方案和品系中,反复长期OVA挑战以后,嗜酸性炎症和AHR可能逐渐减弱。

这种免疫耐受会直接影响后续重塑。

不同实验室的慢性OVA方案因此可能差异很大。

3、HDM更符合长期环境过敏原暴露

对于准备进入真实过敏性哮喘、上皮alarmin和疾病修改方向的候选药,HDM通常能够提供更多转化信息。

所以“急性OVA还是慢性HDM”真正比较的是两个开发层级。

前者更适合快速炎症PoC。

后者更适合持续疾病和结构改变。

SECTION 07

07

杯状细胞、胶原和平滑肌为什么不能放在同一个时间点理解

气道重塑各组成部分的形成速度并不一致。

这一点直接影响给药窗口。

1、杯状细胞通常较早出现

IL-13等T2信号很快就能推动上皮分泌程序改变。

所以短期模型里PAS已经非常明显,并不奇怪。

2、胶原属于更加慢性的ECM累积

成纤维细胞需要持续接受TGF-β等促纤维化信号,随后逐步增加ECM生成。

因此稳定胶原沉积通常明显晚于一次急性炎症反应。

3、平滑肌增厚可能进一步延后

平滑肌肥大、增生和结构重排都需要持续刺激。

它往往比杯状细胞变化更难在短周期内获得清楚动态范围。

4、不同重塑终点需要不同模型成熟度

一个以杯状细胞为核心的产品,可能没有必要等待八周。

一个以气道平滑肌和ECM为核心的候选药,则需要保证这些病理已经真正形成。

所以项目中不能笼统写一句“评价airway remodeling”。

必须先说准备评价哪一类remodeling。

SECTION 08

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真正做抗重塑药,给药起点应该放在哪里

这是整个方案里最重要的一项。

1、从第一次HDM以前开始给药,更偏向预防

最终模型组胶原增加,给药组没有增加。

这种设计可以证明候选药能够阻止重塑建立。

对于机制PoC很有价值。

2、临床患者通常已经存在一定程度的气道重塑

真正疾病修改型产品需要进一步回答:

结构异常已经形成以后,药物还能不能产生作用。

因此更有价值的做法,是先持续HDM暴露一段时间。

通过预实验确认杯状细胞、胶原或者平滑肌已经达到目标程度。

随后再开始候选药治疗。

3、治疗起点应该跟着目标结构走

针对黏液重塑的药物,可以更早开始。

针对胶原和成纤维细胞的药物,需要等到ECM已经明显增加。

针对气道平滑肌增厚的药物,则可能还要进一步延后。

所以“第几周开始给药”应该由病理时间曲线决定。

不能仅仅因为某篇文献Week 4开始,就把所有候选药统一放在Week 4。

SECTION 09

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治疗期间继续HDM挑战还是停止过敏原暴露

两种设计都可以做。

回答的问题不同。

1、继续HDM暴露,更适合评价持续疾病环境中的治疗

动物一边继续面对过敏原,一边接受候选药。

这更加接近临床患者无法完全避免环境过敏原的情况。

如果药物在持续刺激下仍能阻止胶原和平滑肌继续增加,开发价值很高。

2、停止HDM以后再治疗,更适合评价既有结构能否恢复

但这种设计存在一个很大的干扰:

过敏原撤除以后,动物本身会出现不同程度的自然恢复。

炎症通常下降得比较快。

部分杯状细胞和胶原改变随后也可能逐渐回退。

3、所以停刺激治疗必须设置自然恢复对照

否则药物组从100降到70,很难判断其中多少来自候选药,多少来自HDM停止后的自然恢复。

4、疾病修改型项目通常更建议先做“持续挑战下治疗”

这能够减少自然恢复带来的解释困难。

如果药物已经显示明确作用,再增加停过敏原和停药观察,可以进一步研究真正的结构逆转和持续药效。

SECTION 10

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怎样区分阻止重塑进展和真正逆转既有重塑

假设治疗开始时,气道周围胶原面积已经达到100。

继续HDM以后,模型组最终增加到160。

候选药组最终是105。

这个结果非常有价值。

说明药物几乎阻止了重塑继续进展。

但105仍然接近治疗起点。

它并没有证明已经把既有胶原大量清除。

如果候选药最终下降到70,才开始支持既有ECM发生实质性回退。

所以抗重塑研究非常值得增加一组治疗前基线动物。

例如:

Week 4已经确认胶原重塑形成。

一部分动物在Week 4直接取材,作为baseline remodeling。

剩余动物随机进入模型组和治疗组,再继续挑战至Week 8。

最终同时和Week 4以及Week 8模型组比较。

这样能够明确区分:

继续恶化。

稳定疾病。

真正回退。

对于声称“逆转气道重塑”的候选药,这层证据非常重要。

SECTION 11

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胶原沉积应该怎么定量才有价值

Masson染色是最常见的方法。

问题通常出在定量方式。

1、不能只挑几张“代表性视野”

哮喘气道病变具有明显空间异质性。

如果每只动物只挑一两个颜色最漂亮的支气管,组间差异很容易受到人为选择影响。

2、最好围绕气道进行标准化测量

可以测量气道周围胶原阳性面积或厚度。

同时根据基底膜周长、气道周长或者其他预先确定的尺寸参数进行归一化。

这样可以减少“大气道天然比小气道胶原面积大”的干扰。

3、天狼星红可以作为ECM补充

如果重点研究成熟胶原,还可以根据项目加入Sirius Red。

4、整肺羟脯氨酸需要谨慎理解

肺纤维化模型中全肺羟脯氨酸非常有价值。

哮喘研究的核心却是气道周围局部重塑。

整肺羟脯氨酸可能把肺泡、血管和其他区域的胶原全部混在一起。

所以对气道重塑来说,空间定量的重要性更高。

SECTION 12

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气道平滑肌增厚为什么不能只看α-SMA Western blot

这是一个非常常见的问题。

1、α-SMA并非气道平滑肌专属

血管平滑肌、肌成纤维细胞等同样可以表达α-SMA。

整块肺组织Western blot中的变化很难直接定位到气道平滑肌。

2、真正的平滑肌重塑首先是一个空间结构问题

更有价值的做法,是在标准气道横切面中测量α-SMA阳性平滑肌层面积或者厚度。

再根据基底膜周长等进行归一化。

3、还要区分“平滑肌变多”和“平滑肌变活跃”

候选药可能不减少平滑肌面积,却能够显著降低收缩反应。

另一种药可能慢慢减少平滑肌增厚,但短期支气管舒张能力一般。

这两种产品的临床定位完全不同。

4、功能终点需要同步

如果候选药声称改善气道平滑肌重塑,最好同时看到乙酰甲胆碱挑战后的呼吸力学改善。

结构和功能能够相互支持。

SECTION 13

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杯状细胞和黏液为什么属于重塑,却不能代表全部重塑

杯状细胞增生是慢性哮喘气道重塑的重要组成。

但它形成得相对早,也相对容易逆转。

所以短期模型很容易看到很漂亮的PAS差异。

1、PAS或AB-PAS可以评价分泌细胞和黏液储存

可以计算阳性细胞比例、阳性面积,并按照气道周长标准化。

2、MUC5AC等可以增加分子层证据

尤其IL-13驱动的黏液程序。

3、但它不等于成熟结构性重塑

一个候选药让PAS几乎恢复正常,同时胶原和平滑肌完全没有变化。

这个结果更适合定义为改善黏液重塑。

不能直接扩展为“逆转全部气道重塑”。

4、终点描述越具体,产品定位反而越清楚

企业项目并不需要所有候选药同时改善所有重塑指标。

需要证明的是药物真正解决了临床准备解决的那一层结构异常。

SECTION 14

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上皮修复类候选药应该增加哪些终点

如果候选药作用TSLP、IL-33、上皮屏障、细胞连接或者上皮修复,单纯测胶原会丢失大量机制信息。

1、先看气道上皮完整性

观察上皮厚度、损伤、脱落和修复状态。

2、看分泌细胞和纤毛状态

慢性哮喘上皮会发生明显细胞组成变化。

如果药物声称恢复正常上皮,需要看分泌细胞和纤毛上皮是否重新平衡。

3、增加屏障相关指标

根据MOA选择紧密连接、黏附连接及其他上皮屏障相关蛋白。

4、上游alarmin要和真正下游病理接起来

TSLP、IL-33下降属于近端PD。

随后是否减少嗜酸性炎症、杯状细胞改变、ECM沉积和AHR,才能说明上皮修复真正改变了疾病。

慢性HDM在这一类产品中通常比传统急性OVA信息量更高。

SECTION 15

15

气道重塑最终为什么必须接到AHR和肺功能

重塑真正产生临床意义,是因为它影响气道功能。

1、结构改善不一定自动带来功能改善

胶原减少10%,但气道阻力完全没有变化。

这种药效的临床意义需要谨慎判断。

2、功能可能比结构恢复更早出现

一个作用平滑肌张力或者神经调控的药物,可以在结构改变以前明显改善AHR。

这同样符合MOA。

3、疾病修改型产品最好同时获得两个层级

长期治疗以后:

气道胶原或平滑肌改善。

乙酰甲胆碱刺激后的AHR同步下降。

这组数据会比单独一张Masson更加完整。

SECTION 16

16

Penh为什么不适合承担抗重塑药的核心功能证据

全身体积描记很方便。

动物不需要插管,可以重复测量。

但Penh属于根据呼吸波形推导出的综合参数,受到呼吸频率、呼气时间和上气道等多种因素影响。

它和真实气道阻力之间并不存在简单的一一对应关系。

1、早期筛选可以使用无创方法

如果项目主要需要比较大量候选物,便利性非常重要。

2、进入候选物确认以后建议提高肺功能证据等级

可以使用侵入式呼吸力学或强迫振荡系统,直接得到更加接近气道和肺组织机械性质的参数。

3、慢性重塑项目尤其值得这样做

因为重塑可能同时影响中央气道、外周气道和组织力学。

单一综合参数很难说明究竟是哪一部分改善。

所以越接近正式疾病修改结论,越不应该只依赖Penh。

SECTION 17

17

乙酰甲胆碱挑战应该怎样设计才不会把药效压没

AHR评价还容易遇到另一个问题:

挑战浓度设计。

1、不能只选一个非常高浓度

如果模型动物全部已经达到最大反应,候选药即使有效,也很难把曲线充分拉开。

这就是典型的ceiling effect。

2、更适合做递增浓度—反应曲线

从较低刺激逐渐增加。

比较模型组和治疗组整条曲线的位置、斜率和最大反应。

3、抗重塑药尤其要关注曲线是否整体恢复

如果候选药真正降低了气道敏感性,可能表现为达到相同阻力所需的Methacholine浓度提高。

4、挑战参数必须固定

雾化时间、颗粒、吸入系统和每个剂量后的测量窗口都应保持一致。

否则慢性模型本身的组间差异容易被测量变异掩盖。

SECTION 18

18

BALF嗜酸性粒细胞在慢性重塑模型中应该放多高权重

嗜酸性粒细胞仍然非常重要。

但进入气道重塑项目以后,它的位置应该发生变化。

1、对于抗IL-5等药物,它属于核心PD

候选药本身就在打嗜酸性粒细胞轴。

自然需要证明目标细胞明显下降。

2、对于ECM或者平滑肌靶向药,它更多承担疾病背景

候选药完全可能对嗜酸性粒细胞影响有限,却明显降低胶原和平滑肌重塑。

这并不违背MOA。

3、不要要求所有抗重塑药都同时强力抗炎

真正有意思的疾病修改药甚至可能出现:

炎症仍然存在。

结构重塑却明显减慢。

这种结果反而说明它对炎症下游结构程序具有相对独立作用。

因此慢性模型中应主动把炎症和结构拆开分析。

SECTION 19

19

糖皮质激素为什么适合验证模型,却未必是理想的抗重塑参照

地塞米松、布地奈德、氟替卡松等糖皮质激素在过敏性哮喘模型里很常用。

1、它们非常适合验证模型具有已知药理响应

如果慢性HDM模型中标准激素连炎症和黏液都完全没有作用,需要先反查模型和给药暴露。

2、激素对不同重塑组成的影响并不一致

长期研究中可以看到,糖皮质激素能够明显降低炎症和部分杯状细胞、胶原变化,但对已经形成的气道平滑肌增厚未必同样有效。

这恰恰说明气道重塑并不是一个单一终点。

3、抗重塑候选药最好增加机制匹配的参照

如果产品作用ECM、TGF-β、平滑肌或者上皮修复,可以考虑增加更加接近自身MOA的工具药或参考药理。

激素继续承担临床标准治疗参照。

这样更容易看出候选药到底增加了什么临床现有治疗没有充分解决的价值。

SECTION 20

20

抗IL-5、抗IL-4R和上游alarmin药物怎么选模型

1、抗IL-5类药物

急性OVA可以非常高效地证明嗜酸性粒细胞PD。

如果产品后续还希望证明长期重塑获益,再进入慢性HDM更加合理。

重点观察嗜酸性粒细胞被长期压制以后,ECM和平滑肌是否真正减少。

2、IL-4Rα/IL-13轴

这一通路和杯状细胞、黏液以及部分组织重塑联系更加直接。

慢性HDM能够同时观察炎症和结构结果。

3、TSLP、IL-33等上游alarmin

慢性HDM的价值更高。

因为HDM能够通过气道上皮和天然过敏原刺激进入疾病过程,上游alarmin所处的病理位置更加自然。

4、人源抗体还需要提前解决物种交叉反应

临床候选抗体如果不结合鼠源靶点,就需要surrogate antibody、human target knock-in或者其他合适体系。

否则模型本身再优秀也无法产生真正target engagement。

SECTION 21

21

成纤维细胞和ECM靶向药为什么更需要慢性HDM

如果产品直接作用成纤维细胞、TGF-β下游、Collagen生成、Fibronectin、LOX/LOXL或者其他ECM程序,急性OVA的信息就比较有限。

1、这类药首先需要足够成熟的基质病理

如果模型组胶原只比正常组略微升高,候选药很难形成可靠剂量反应。

2、治疗应该尽量放到胶原已经增加以后

这样可以区分阻止ECM形成和真正改变既有ECM。

3、局部空间定量应该成为主要终点

重点观察气道周围ECM,而不是把整肺纤维化Marker全部堆在一起。

4、最终继续连接AHR

如果ECM真正影响气道力学,结构改善后应该有机会看到功能收益。

这一套逻辑更接近真正的抗重塑药开发。

SECTION 22

22

气道平滑肌靶向药应该怎样重新安排终点

气道平滑肌类候选药尤其容易和普通支气管舒张药混淆。

1、短期功能作用和长期结构作用需要分开

一次给药后AHR改善,可以说明平滑肌收缩被抑制。

连续治疗数周以后平滑肌层面积减少,才开始支持remodeling作用。

2、主要结构终点应该直接测平滑肌层

采用α-SMA等空间标记进行标准化形态学定量。

3、细胞增殖和肥大可以继续拆开

根据候选药机制进一步分析平滑肌细胞数量、面积和增殖相关信号。

4、治疗后做washout可能很有价值

如果停药一定时间后,AHR改善仍然存在,同时平滑肌层已经减少,说明药效可能超出单纯短效舒张。

这种数据对于疾病修改型平滑肌药很有价值。

SECTION 23

23

HDM模型最容易被忽略的批次差异

HDM虽然临床相关性高,但标准化程度通常不如OVA。

这是企业正式药效非常需要关注的问题。

1、不同HDM提取物并不完全相同

总蛋白含量、主要过敏原成分、蛋白酶活性以及内毒素水平都可能存在差异。

这些因素会直接改变上皮刺激和炎症组成。

2、同样写“25 μg HDM”也未必代表完全相同的生物刺激

如果不同批次总蛋白和主要活性成分差异较大,模型强度就可能变化。

3、正式项目应该尽量固定来源和批次

长周期候选物确认尤其如此。

最好在项目启动前准备足够同批次材料。

4、换批后最好重新做小规模模型确认

不要直接把上一批HDM得到的最佳剂量机械延续到新批次。

慢性模型做六到八周以后才发现模型严重度变了,成本会非常高。

SECTION 24

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气道取材位置为什么会直接改变重塑结论

气道重塑并不是整个肺均匀发生。

中央气道和外周小气道的结构本来就不同。

1、大气道天然拥有更厚的平滑肌和组织层

如果治疗组恰好切到了较大气道,模型组切到了较小气道,直接比较绝对面积没有意义。

2、切面角度也会影响结果

一个斜切气道会显得气道壁特别厚。

所以应该尽量选择接近横断面的气道。

3、最好按照气道尺寸进行分层

例如根据基底膜周长建立预先定义的气道尺寸范围。

在相近大小气道之间比较。

4、使用归一化参数

胶原面积、平滑肌面积和黏液面积尽量按照气道周长或基底膜长度标准化。

5、盲法和数字病理很重要

正式候选物确认阶段,最好预先制定取材和分析规则。

避免实验结束以后再挑最有差异的视野。

气道重塑属于非常依赖形态学标准化的终点。

技术变异控制不好,完全可以超过真实药效差异。

SECTION 25

25

不同MOA候选药到底该选急性OVA还是慢性HDM

候选药定位急性OVA价值慢性HDM价值更建议的开发策略
早期T2抗炎筛选很高中高OVA快速PoC,HDM确认
抗IL-5/嗜酸性粒细胞很高OVA看近端PD,HDM看长期结构
IL-4Rα/IL-13很高HDM更适合连接黏液和重塑
TSLP/IL-33中等很高优先真实气道过敏原背景
支气管舒张很高中等急性模型即可高效看AHR
黏液调节根据是否需要长期结构决定
成纤维细胞/ECM较低很高优先成熟慢性重塑
TGF-β下游较低很高治疗性慢性模型
气道平滑肌重塑较低很高长周期+直接肺功能
上皮修复中等很高HDM更适合上皮—免疫—重塑链
疾病修改型抗重塑较低很高建立治疗前重塑基线
人特异生物药取决于交叉反应取决于交叉反应先解决靶点物种匹配

如果产品只需要证明一次急性抗炎或者支气管舒张作用,慢性HDM未必值得一开始就投入。

当产品卖点已经进入“减少气道重塑”和“长期疾病修改”,模型就必须向持续结构病理升级。

SECTION 26

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气道重塑项目最常见的实验设计误区

1、急性OVA做完Masson就直接定义抗重塑

模型周期还不足以形成稳定成熟结构改变。

2、看到PAS下降就写“气道重塑逆转”

只能支持黏液/杯状细胞这一层改善。

3、整肺α-SMA下降就认为气道平滑肌减少

缺少空间定位。

4、只测整肺Collagen I Western blot

无法判断改变来自气道、血管还是肺间质。

5、HDM做两周就直接叫慢性重塑模型

需要先证明目标结构表型确实形成。

6、直接照搬文献HDM剂量

没有考虑提取物批次和活性差异。

7、从第一次过敏原暴露前开始给药,却宣称逆转既有重塑

真正得到的是预防性信息。

8、治疗开始时没有基线组

无法区分阻止进展和真正回退。

9、治疗开始同时停止HDM,却没有自然恢复对照

药物作用和过敏原撤除后的自然恢复混在一起。

10、慢性模型只看终点炎症

没有利用长周期模型最有价值的结构信息。

11、所有重塑指标都放在同一权重

杯状细胞、胶原和平滑肌的成熟时间并不一样。

12、Masson只展示代表性图片

缺少预设的数字定量规则。

13、大气道和小气道混在一起统计

结构基线不同。

14、斜切气道纳入厚度分析

容易制造假性增厚。

15、只看结构,不做AHR

无法判断重塑改善是否真正影响功能。

16、只使用Penh证明肺功能恢复

疾病修改型结论的功能证据等级不足。

17、Methacholine只使用一个极高浓度

容易形成ceiling effect。

18、抗ECM药还要求BALF嗜酸性粒细胞必须显著下降

终点和MOA不匹配。

19、支气管舒张药必须要求Masson改变

短期药理和长期结构作用被混在一起。

20、所有生物药直接给普通小鼠

没有提前确认候选抗体对鼠源靶点是否具有足够活性。

21、慢性HDM实验没有固定批次

中途换过敏原批次容易带来系统性模型漂移。

22、模型越重越好

过重重塑会压缩候选药改善空间,也会增加功能测定失败率。

真正适合药效评价的是稳定、可重复并具有充分动态范围的病理状态。

SECTION 27

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一套更完整的“炎症—重塑—功能”候选药评价路线

1、第一步先明确产品到底想改哪一种重塑

不要笼统写“airway remodeling”。

明确是:

杯状细胞和黏液。

上皮异常修复。

基底膜下ECM。

气道平滑肌。

或者希望同时改善多层结构。

这一步决定模型周期和主要终点。

2、早期可以先用急性OVA建立基础PoC

如果候选药仍处在大量化合物筛选阶段,没有必要所有分子直接做六到八周HDM。

先利用急性OVA评价目标PD、T2炎症和AHR。

快速筛掉明显无效候选物。

3、进入候选物确认后升级到慢性HDM

使用临床相关吸入性过敏原持续挑战。

让模型从炎症逐渐进入结构改变。

4、正式项目开始前先做模型时间曲线

例如在不同周数设置小规模取材。

分别观察:

BALF炎症。

杯状细胞。

胶原。

平滑肌。

AHR。

找到候选药真正要处理的结构什么时候稳定形成。

5、根据目标重塑决定治疗起点

黏液药可以较早进入。

ECM药等待可靠胶原沉积。

平滑肌重塑药则需要确认平滑肌层已经明显增加。

6、设置治疗前基线组

在候选药开始给药当天牺牲一组模型动物。

记录此时胶原、平滑肌和黏液已经达到什么程度。

这组数据决定后面能否真正讨论“逆转”。

7、治疗期间优先保留持续过敏原挑战

这样可以测试候选药在疾病驱动因素仍然存在时能不能控制重塑进展。

也能减少自然恢复造成的混淆。

8、主要终点直接对准目标结构

ECM药优先气道周围胶原。

平滑肌药优先标准化α-SMA平滑肌面积。

黏液药优先杯状细胞和黏液功能。

不要让BALF炎症成为所有药物统一的第一终点。

9、同时保留近端PD

候选药到底有没有命中靶点必须有直接证据。

否则结构改善难以和MOA连接。

10、增加标准化数字病理

预先定义:

选择哪一级气道。

每只动物分析多少气道。

哪些切面排除。

如何按照基底膜周长归一化。

分析人员盲法。

慢性重塑研究这一层尤其重要。

11、增加真正的呼吸力学

通过乙酰甲胆碱递增刺激评价AHR。

进入候选物确认阶段以后,优先使用能够直接反映气道阻力和组织力学的方法。

12、把炎症、结构和功能放到同一时间逻辑中

最终不要只看哪一个P值最好。

需要判断:

目标PD先发生。

炎症或结构随后改变。

AHR最终改善。

这条时间关系越合理,机制越可信。

13、根据产品定位增加阳性药

激素验证标准抗炎响应。

需要时增加与候选药MOA更加接近的机制参照。

生物药注意物种交叉反应。

14、吸入候选药同步建立肺PK/PD

慢性HDM会造成黏液增加和气道结构变化。

这些变化可能影响吸入颗粒沉积和局部暴露。

因此健康动物中的吸入PK不能完全替代疾病动物PK。

15、关键候选物可以增加停药观察

停止候选药以后继续一定时间观察。

如果AHR快速反弹,而结构已经改善,可能说明功能仍依赖持续药理覆盖。

如果停药后结构和功能都能够维持,则更支持疾病修改作用。

16、第二模型应该解决新的开发问题

第一轮慢性HDM已经证明气道重塑有效以后,不需要机械再做另一个HDM剂量。

如果候选药准备进入重症哮喘,可以增加T2-low、肥胖、真菌或者其他重症背景。

如果是人特异生物药,后续可能更需要target knock-in或人源化模型。

第二模型应该继续增加信息,而不是重复同一套阳性结果。

最终比较理想的证据链应该是:

候选药先在急性模型中证明基础药理活性,随后在慢性HDM中等到气道结构异常真正形成以后进行治疗。药物在有效肺组织暴露下命中目标PD,使既有胶原、平滑肌或黏液重塑停止继续恶化,部分结构进一步向正常方向恢复,同时Methacholine诱导的AHR得到改善。

到了这一层,“抗气道重塑”才开始从一个病理Marker变化,变成真正具有候选药开发价值的数据。

SECTION 28

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博恩生物可以为哮喘气道重塑候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA判断急性OVA还是慢性HDM更合适

结合产品属于抗T2、上皮alarmin、黏液、ECM、平滑肌还是疾病修改型候选药,决定第一模型需要快速炎症PoC,还是直接进入慢性重塑。

2、可以建立急性OVA过敏性哮喘模型

用于早期候选物筛选、T2炎症、嗜酸性粒细胞和AHR评价。

帮助快速确定有效剂量和基础药理活性。

3、可以建立慢性HDM气道重塑模型

通过持续气道过敏原挑战,使模型逐渐形成杯状细胞、气道周围胶原、平滑肌和持续AHR。

根据项目需要调整模型成熟度。

4、可以通过时间曲线确定重塑形成窗口

在不同造模阶段分别评价炎症、黏液、胶原和平滑肌。

根据真正目标结构确定治疗起点。

5、可以建立治疗前重塑基线

候选药正式治疗当天设置独立baseline组。

后续区分候选药是阻止继续进展,还是使既有结构真正回退。

6、可以开展标准化气道数字病理

针对相近气道尺寸进行分层分析。

结合气道周长或基底膜周长,对胶原、平滑肌、杯状细胞和气道壁厚度进行标准化定量。

7、可以评价气道ECM重塑

通过Masson、Sirius Red及与候选药MOA相关的Collagen、Fibronectin等指标,评价气道周围基质改变。

8、可以直接评价气道平滑肌重塑

通过α-SMA空间定位和标准化形态学分析,区别真正气道平滑肌层变化与整肺α-SMA信号改变。

9、可以评价杯状细胞和黏液重塑

根据项目进行PAS/AB-PAS、MUC5AC及相关分泌程序评价。

避免用单一黏液指标替代全部重塑结论。

10、可以增加气道上皮修复评价

针对TSLP、IL-33、屏障和上皮修复类候选药,进一步观察上皮结构、纤毛、分泌细胞以及与靶点相关的屏障PD。

11、可以开展标准化AHR和肺功能检测

根据项目阶段采用合适的Methacholine浓度—反应设计。

候选物确认阶段进一步增加直接呼吸力学评价,将结构药效连接到气道功能。

12、可以根据产品重新安排BALF和免疫终点

抗IL-5类产品提高嗜酸性粒细胞权重。

ECM和平滑肌类产品则将BALF炎症放到疾病背景和辅助机制层。

减少所有产品共用同一套检测套餐。

13、可以为吸入候选药增加肺组织PK/PD

在已经形成黏液和气道结构改变的疾病动物中确认局部肺暴露。

建立剂量、肺组织浓度、目标PD、结构改善和AHR之间的对应关系。

14、可以根据临床候选生物药处理物种匹配问题

提前确认抗体与鼠源靶点交叉反应。

需要时结合surrogate molecule、靶点人源化或其他适合的药效体系设计。

15、可以根据第一模型结果继续设计第二模型

慢性HDM已经证明抗重塑以后,根据临床目标进一步进入重症、T2-low、肥胖、真菌或者急性加重背景。

让第二模型继续解决新的开发风险。

急性OVA和慢性HDM真正的差别,并不只是“一个模型简单,一个模型高级”。

它们适合回答的问题不同。

急性OVA非常适合快速把过敏性炎症和AHR做出来。对于大量候选物的早期筛选,这种效率很有价值。

当候选药开始声称自己能够改变气道结构以后,问题就必须继续往后推进。

杯状细胞什么时候形成?

胶原什么时候真正沉积?

平滑肌什么时候开始增厚?

药物开始治疗的时候,这些结构到底已经出现了多少?

治疗以后只是没有继续恶化,还是已经形成的异常结构真正减少?

最后气道高反应有没有跟着恢复?

这些问题单靠一套短周期急性OVA很难全部回答。

慢性HDM的优势,也正来自它能够给这些结构变化足够的时间。

但真正决定一套抗重塑实验质量的,仍然是病程设计。

先把目标结构做出来,再让候选药进入。

保留治疗前基线,继续追踪结构和功能。

这样得到的结果才会从“药物让Masson染色变浅了”,推进到一个对企业开发更重要的判断:

这个候选药究竟只能压住一次过敏性炎症,还是已经开始改变长期哮喘留下的气道结构。

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