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Basic Scientific Research
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帕金森病模型:MPTP还是6-OHDA更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

帕金森病候选药进入动物阶段,MPTP和6-羟基多巴胺(6-OHDA)几乎是最经典的两套模型。

两种模型最后都能造成黑质—纹状体多巴胺能系统损伤,都可以看到酪氨酸羟化酶(TH)下降、纹状体多巴胺减少和运动功能异常,所以很多项目在方案设计时会直接把它们理解成两个可以互换的“帕金森造模方法”。

真正用于候选药开发时,这种理解远远不够。

MPTP能够穿过血脑屏障,进入脑内后被代谢成MPP+,随后通过多巴胺转运体进入多巴胺能神经元,重点攻击线粒体复合体I。它更容易形成双侧黑质—纹状体损伤,系统给药也更接近普通药物在完整动物中的暴露环境。

6-OHDA则不能有效跨越血脑屏障,需要通过立体定位直接注射到纹状体、内侧前脑束或者黑质。研究人员可以人为决定损伤发生在哪里、损伤多重,以及做单侧还是双侧病变。尤其单侧6-OHDA能够形成非常稳定的左右运动不对称,因此在左旋多巴药效、运动症状和左旋多巴诱导异动症研究中非常好用。

更重要的是,两种毒素自身的药理机制会直接影响候选药结果。

MAO-B抑制剂如果在MPTP之前给药,可以减少MPTP向MPP+转化。DAT相关药物如果在6-OHDA之前给药,也可能改变毒素进入多巴胺神经元的程度。这类实验最终得到的“神经保护”,其中一部分可能来自阻止造模毒物发挥作用。

因此,MPTP和6-OHDA的选择不能只看实验室哪套模型更熟。

真正需要先确定候选药准备做什么:改善运动症状、保护尚未死亡的多巴胺神经元、改善线粒体功能、控制神经炎症,还是进一步做真正的疾病修饰治疗。

模型需要围绕候选药的临床定位和MOA来选。

导读

一、MPTP和6-OHDA到底模拟了帕金森病的哪一部分

二、MPTP进入脑内以后究竟发生了什么

三、6-OHDA为什么必须通过脑内注射造模

四、两种模型最核心的区别在哪里

五、MPTP为什么更适合系统性神经保护候选药

六、6-OHDA为什么特别适合运动症状和左旋多巴药效

七、6-OHDA注射纹状体、内侧前脑束和黑质有什么区别

八、MPTP急性、亚急性和慢性方案应该怎么选

九、为什么两种模型都不能完整代表人类帕金森病

十、做神经保护药时,给药起点比毒素选择更重要

十一、MPTP为什么特别容易高估MAO-B抑制剂

十二、6-OHDA为什么也存在候选药“阻止造模”的风险

十三、线粒体候选药更适合MPTP还是6-OHDA

十四、抗氧化药为什么需要警惕毒素模型过度匹配

十五、神经炎症候选药应该怎么选

十六、症状改善药为什么不能要求TH一定恢复

十七、TH升高为什么不能直接证明多巴胺神经元被救回来了

十八、多巴胺和TH应该怎样组合评价

十九、Rotarod、Pole test、Cylinder和Stepping到底怎么选

二十、旋转行为什么时候有价值,什么时候容易被误读

二十一、不同候选药怎么快速选择MPTP和6-OHDA

二十二、神经保护药到底应该在损伤达到什么程度时开始治疗

二十三、急性PoC和疾病修饰研究为什么要使用不同时间轴

二十四、脑组织PK/PD为什么不能长期缺席

二十五、第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

二十六、什么时候应该从毒素模型升级到α-syn PFF模型

二十七、MPTP和6-OHDA最常见的实验设计误区

二十八、一套更完整的帕金森候选药开发路线

二十九、博恩生物可以为帕金森病候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

MPTP和6-OHDA到底模拟了帕金森病的哪一部分

帕金森病最经典的病理之一,是黑质致密部多巴胺能神经元进行性丢失,随后纹状体多巴胺递质不足,最终产生运动迟缓、僵硬、静止性震颤和姿势平衡障碍。

MPTP和6-OHDA都抓住了其中最容易在动物中重建的一层:

黑质—纹状体多巴胺系统损伤。

1、它们非常擅长制造多巴胺神经元损伤

两种毒素都能造成TH阳性神经元和纹状体多巴胺能纤维下降。

因此非常适合研究:

多巴胺神经元保护。

多巴胺递质恢复。

运动功能。

左旋多巴相关药理。

2、它们都属于“快速毒素模型”

临床特发性帕金森病通常经历多年甚至数十年的缓慢发展。

MPTP和6-OHDA则可以在数天到数周内制造明显损伤。

这使模型重复性高,也带来明确的转化边界。

3、它们不会自动做出完整Lewy小体病理

α-突触核蛋白异常聚集和传播是帕金森病非常重要的病理层。

毒素模型可以影响α-syn表达、氧化和蛋白质稳态,却很难稳定复制人类疾病中长期进行的Lewy样蛋白病理。

所以MPTP和6-OHDA更适合做“多巴胺能神经毒性和功能损伤模型”。

当产品定位进入抗α-syn传播和真正疾病修饰以后,后面通常需要另一类模型补充。

SECTION 02

02

MPTP进入脑内以后究竟发生了什么

MPTP本身具有很强的脂溶性,因此能够穿过血脑屏障。

进入脑组织以后,它需要经过一系列转化才能形成真正强烈的多巴胺神经毒性。

1、MPTP首先转化成MPP+

MAO-B参与MPTP代谢,使其逐渐形成具有毒性的1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+)。

这一过程也是MPTP模型最重要的模型偏倚来源之一。

2、MPP+随后依赖DAT进入多巴胺神经元

多巴胺转运体原本负责把突触间隙中的多巴胺重新摄取进入神经末梢。

MPP+利用了这条转运途径,因此对黑质—纹状体多巴胺系统表现出明显选择性。

3、进入神经元以后重点打击线粒体

MPP+可以在线粒体中富集并抑制呼吸链复合体I。

ATP生成下降,氧化应激增加,钙稳态和线粒体功能进一步失衡。

最终导致轴突和神经元损伤。

4、后面还会叠加神经炎症

多巴胺神经元损伤以后,小胶质细胞和其他炎症过程逐渐参与。

所以MPTP并不只是一个单纯“线粒体毒素模型”。

随着观察时间延长,它会逐渐把线粒体、氧化应激、炎症和神经退行连接起来。

SECTION 03

03

6-OHDA为什么必须通过脑内注射造模

6-OHDA属于儿茶酚胺类似物。

它能够通过多巴胺和去甲肾上腺素相关转运系统进入神经元,随后造成强烈氧化应激和神经毒性。

但6-OHDA不能有效穿过完整血脑屏障。

因此系统给药不能像MPTP一样稳定造成黑质—纹状体损伤。

研究人员必须通过立体定位把它直接送到目标脑区。

这反而给6-OHDA带来了一个非常大的实验优势:

损伤可以被人为控制。

可以打左侧。

可以打右侧。

可以做单侧。

也可以做双侧。

还可以根据注射位置决定损伤速度和严重程度。

因此6-OHDA非常适合需要高度标准化运动缺损的药物开发。

SECTION 04

04

两种模型最核心的区别在哪里

比较维度MPTP6-OHDA
是否跨BBB可以基本不能
常用造模方式系统给药立体定位脑内注射
常用动物小鼠、非人灵长类大鼠、小鼠
病变侧别多为双侧常做单侧,也可双侧
主要毒性入口MAO-B代谢→MPP+→DAT→Complex IDAT/NET摄取→氧化应激和线粒体损伤
损伤位置控制相对有限很强
病程控制依赖给药方案依赖注射位置和剂量
运动不对称不突出单侧模型非常突出
左旋多巴药效可做很成熟
L-DOPA异动症可做但啮齿类不如6-OHDA常用非常成熟
系统神经保护药很适合可以做
局部细胞/基因治疗可以很适合
α-syn病理有限有限
疾病进展性有限有限
主要模型偏倚MAO-B、DAT、线粒体毒性DAT/NET、氧化毒性和局部手术损伤

这张表可以先帮助解决一个最基础的问题:

如果候选药准备评价“整个动物接受系统治疗后能不能保护双侧多巴胺系统”,MPTP通常更加方便。

如果项目需要非常精确的损伤位置、稳定运动不对称或者左旋多巴长期治疗,6-OHDA通常更有优势。

SECTION 05

05

MPTP为什么更适合系统性神经保护候选药

MPTP最大的一项实用优势,就是不需要开颅向脑内注射毒素。

1、候选药和毒素都在完整系统环境中发挥作用

对于口服、静脉、皮下等临床常见系统性给药候选物,动物药代和脑内暴露更容易与真实给药场景连接。

2、通常形成双侧多巴胺系统损伤

这和临床帕金森病双侧神经退行更加接近。

虽然临床早期常存在明显左右不对称,但疾病本身并非人工单侧损毁。

3、非常适合第一轮神经保护PoC

例如候选药作用:

线粒体稳态。

氧化应激。

神经营养。

小胶质细胞。

神经炎症。

能量代谢。

可以在MPTP背景下快速确认是否具有体内保护能力。

4、实验周期相对短

对于多个候选化合物进行第一轮剂量排序,效率较高。

这也是MPTP至今仍然在帕金森药物开发中广泛使用的重要原因。

SECTION 06

06

6-OHDA为什么特别适合运动症状和左旋多巴药效

单侧6-OHDA模型最有价值的一点,是动物自己提供了一个“健侧参照”。

左侧多巴胺通路受到严重损伤。

右侧相对完整。

随后动物会出现非常清楚的前肢使用不对称、运动启动异常和药物诱导旋转等表型。

1、运动终点动态范围很大

Cylinder、stepping、旋转行为等都可以获得非常明显差异。

2、对左旋多巴反应非常成熟

多巴胺缺失以后给予L-DOPA,可以恢复部分运动功能。

因此特别适合评价症状改善药。

3、长期重复L-DOPA还可以形成异动症

这使6-OHDA成为抗左旋多巴诱导异动症候选药非常成熟的啮齿类体系。

4、也适合局部细胞和基因治疗

损伤侧明确。

研究人员可以把细胞、病毒载体或者局部治疗准确送到一侧,再和对侧或模型侧进行比较。

因此6-OHDA的价值不仅来自“也能杀多巴胺神经元”。

它最大的优势是高度可控。

SECTION 07

07

6-OHDA注射纹状体、内侧前脑束和黑质有什么区别

写“6-OHDA帕金森模型”还远远不够。

注射位置会直接改变模型病程。

1、内侧前脑束注射

内侧前脑束包含大量黑质到纹状体的多巴胺能纤维。

在这里注射6-OHDA,通常会造成非常快速、非常严重的黑质—纹状体去神经支配。

优势是稳定。

缺点是损伤过重。

如果产品是神经保护药,等到模型形成以后再治疗,可能已经没有多少神经元可以救。

所以MFB模型特别适合:

稳定症状模型。

L-DOPA药效。

异动症。

部分细胞替代治疗。

2、黑质注射

毒素直接作用于多巴胺神经元胞体。

同样能够形成明显损伤。

但局部机械损伤和注射定位对结果影响较大。

3、纹状体注射

6-OHDA首先损伤纹状体多巴胺神经末梢,随后逐渐发生逆行性黑质神经元退变。

病程相对慢一些。

这反而给神经保护药留下更大的治疗窗口。

如果产品真正准备研究“损伤已经启动以后还能不能减慢神经元继续死亡”,纹状体6-OHDA通常比MFB完全损毁更有价值。

所以6-OHDA里真正影响候选药开发的,有时并非剂量。

注射位置更重要。

SECTION 08

08

MPTP急性、亚急性和慢性方案应该怎么选

MPTP同样不是一个固定模型。

1、急性MPTP

短时间内给予多次MPTP。

可以快速形成明显纹状体多巴胺下降和黑质损伤。

优点是时间短、模型效率高。

缺点是毒性过程过于集中,更接近一次严重神经毒性事件。

2、亚急性MPTP

将MPTP分散到连续数天给药。

神经元损伤和炎症时间轴相对拉长。

对于部分神经保护和抗炎候选药更容易设置治疗窗口。

3、更长周期的慢性方案

可以进一步延长神经毒性和恢复过程。

但模型时间越长,MPTP累积毒性、动物一般状态以及实验变异也会增加。

4、模型周期应该服从MOA

一个快速线粒体保护药完全可以先在急性或亚急性体系完成PoC。

一个准备做疾病修改的候选药,仅证明它能防住一次急性MPTP冲击就明显不够。

后面需要换病理入口。

SECTION 09

09

为什么两种模型都不能完整代表人类帕金森病

MPTP和6-OHDA都非常成熟。

它们最大的价值来自重复性。

它们最大的局限也来自重复性背后的人工性。

1、病程太快

人类PD通常经过长期缓慢神经退行。

毒素模型把过程压缩到数天或数周。

2、α-syn病理有限

无法稳定复制典型Lewy病理形成和跨神经网络传播。

3、前驱期疾病不足

临床患者可以在运动症状前多年出现嗅觉、便秘、睡眠和自主神经异常。

毒素模型大多围绕已经明显受损的多巴胺系统展开。

4、疾病异质性有限

人类PD可能涉及GBA、LRRK2、PINK1/Parkin、α-syn、炎症、老龄和环境因素等多种组合。

MPTP和6-OHDA都把疾病压缩成一个很强的神经毒性入口。

所以对于疾病修饰候选药,毒素模型适合做第一层体内PoC。

它们很少适合独自承担完整DMT转化证据。

SECTION 10

10

做神经保护药时,给药起点比毒素选择更重要

假设候选药从MPTP第一针之前就开始给。

最终TH保存80%。

这个结果很漂亮。

但临床患者开始治疗时,神经退行已经发生。

所以企业开发真正需要继续做的,是治疗性时间窗。

1、预处理适合机制PoC

它回答候选药有没有能力阻断这套毒性。

2、损伤开始以后再给,更接近神经保护

例如MPTP已经开始产生神经损伤。

或者纹状体6-OHDA已经造成末梢损伤,但黑质神经元尚未完全退变。

这时候开始治疗。

3、已经形成严重损毁以后再给,研究问题又改变

此时神经保护空间很小。

候选药更可能需要促进神经修复或者症状改善。

4、给药起点应该和剩余神经元数量对应

对于真正神经保护药,最合理的模型状态通常是:

病理已经启动。

但仍然保留足够可以挽救的多巴胺神经元。

这比“毒素剂量越重越有说服力”更加重要。

SECTION 11

11

MPTP为什么特别容易高估MAO-B抑制剂

这是MPTP模型中最需要提前识别的药理偏倚之一。

MPTP形成神经毒性需要经过MAO-B相关代谢。

所以如果一个候选药本身就是强力MAO-B抑制剂,并且在MPTP造模以前已经达到充分暴露,药物可能直接减少MPP+生成。

随后:

纹状体多巴胺下降减少。

TH保存。

运动改善。

所有结果都会非常漂亮。

这组数据能够证明候选药成功干预了MPTP毒性过程。

但临床患者体内并没有一个持续等待MAO-B转化的MPTP毒素。

因此这种结果需要增加正交验证。

1、第一轮MPTP仍然可以做

因为它证明药物在体内具有预期MAO-B药理。

2、第二轮可以换6-OHDA

6-OHDA的毒性不依赖MPTP→MPP+这一步。

3、疾病修饰产品还可以进一步进入PFF

看看离开毒素代谢以后,候选药是否真的能够减慢神经退行。

这样才能区分:

阻止MPTP造模。

和真正改变PD相关神经病理。

SECTION 12

12

6-OHDA为什么也存在候选药“阻止造模”的风险

6-OHDA同样具有自己的模型偏倚。

它依赖儿茶酚胺相关转运系统进入神经元。

所以如果候选药影响DAT、NET或者毒素氧化过程,造模前给药同样可能减少6-OHDA实际进入目标神经元的量。

最终看到神经元保护时,需要考虑候选药有没有直接改变毒素递送。

1、DAT相关候选药尤其要注意

如果药物降低DAT功能,6-OHDA进入神经元可能减少。

2、强抗氧化药也可能直接中和毒素过程

这类药在6-OHDA模型中非常容易获得强效。

3、治疗性给药可以减少这类偏倚

先让毒素完成一定程度进入和损伤。

随后再开始候选药。

如果此时还能明显保护后续黑质退变,神经保护证据更有价值。

4、还可以使用第二模型验证

换成MPTP、PFF或者其他病理入口。

看核心药效能不能保留。

SECTION 13

13

线粒体候选药更适合MPTP还是6-OHDA

两个模型都可以研究线粒体。

但侧重点不同。

1、MPTP对Complex I联系更直接

MPP+进入神经元后,线粒体复合体I抑制是非常经典的毒性环节。

所以针对Complex I、线粒体呼吸和能量稳态的候选药,MPTP有很强机制敏感性。

2、6-OHDA更强调氧化应激

6-OHDA自身氧化可以产生大量ROS和醌类反应产物。

线粒体同样会受到继发损伤。

3、如果候选药在MPTP中特别强,要警惕模型过度匹配

尤其产品直接恢复Complex I。

4、第二模型非常重要

如果候选药离开MPTP以后,在6-OHDA或者慢性α-syn病理中仍能保护多巴胺神经元,数据会明显更加可信。

因此线粒体药完全可以用MPTP做第一模型。

但不建议让MPTP成为唯一依据。

SECTION 14

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抗氧化药为什么需要警惕毒素模型过度匹配

这是帕金森病临床前非常典型的转化陷阱。

MPTP和6-OHDA本身都能制造强烈氧化压力。

一个广谱抗氧化药在这样的模型中出现明显神经保护,非常合理。

问题在于人类PD的病理远不只一次性氧化毒性。

α-syn聚集、溶酶体、自噬、线粒体质量控制、神经炎症和年龄相关稳态下降都会参与。

所以抗氧化候选药的开发证据最好逐渐升级:

第一层,毒素模型中确实降低ROS并保护神经元。

第二层,治疗性给药后仍然有效。

第三层,换一个非直接氧化毒素模型仍具有一定神经保护。

做到第三层以后,“抗氧化”才开始从模型药理进入疾病药理。

SECTION 15

15

神经炎症候选药应该怎么选

MPTP和6-OHDA都能引起小胶质细胞反应。

但炎症出现的背景不同。

1、MPTP更容易形成系统毒素—神经元损伤—炎症链

尤其亚急性方案适合观察神经退行和小胶质细胞变化的时间关系。

2、6-OHDA有明显局部损伤背景

脑内注射本身也会产生针道和局部组织反应。

这会增加炎症解释复杂度。

3、神经炎症药不能只看Iba1下降

Iba1告诉我们小胶质细胞状态发生变化。

真正需要继续看的是:

目标炎症通路有没有被命中。

TH神经元是否得到保存。

纹状体DA是否恢复。

运动功能是否改善。

4、炎症抑制也要注意时间

太早完全阻断炎症可能影响组织清除和修复。

不同免疫靶点需要不同治疗窗口。

SECTION 16

16

症状改善药为什么不能要求TH一定恢复

这是症状药和疾病修饰药必须拆开的地方。

左旋多巴能够明显改善帕金森症状。

它不会在几小时内让已经死亡的黑质神经元重新长回来。

所以一个候选药如果定位是:

提高多巴胺释放。

刺激多巴胺受体。

改善基底节环路。

调节非多巴胺递质。

主要开发目标就是运动症状。

此时最重要的终点应该是行为和功能。

TH、DA神经元计数可以作为模型背景。

没有必要要求一个纯症状药必须把TH恢复到正常。

如果一个项目要求所有候选药同时满足:

Rotarod改善。

TH恢复。

炎症下降。

α-syn下降。

往往会把产品定位做得非常混乱。

SECTION 17

17

TH升高为什么不能直接证明多巴胺神经元被救回来了

TH是多巴胺合成关键酶,也是PD实验最常用的多巴胺神经元标志。

但TH表达具有可塑性。

受损神经元可以暂时下调TH。

候选药改善细胞状态以后,TH重新升高。

这时候TH阳性面积变大,并不一定代表细胞数量真正增加。

所以神经保护研究最好把几个层级拆开。

1、黑质TH+细胞

提供经典多巴胺能表型。

2、增加更加独立的神经元存活证据

帮助判断细胞是真正存活,还是单纯恢复TH表达。

3、看纹状体TH+纤维

神经元胞体存活以后,轴突投射是否保留同样重要。

4、检测纹状体DA和代谢物

这是神经化学功能层。

5、最后连接运动行为

一个真正扎实的神经保护结果应该逐渐形成:

神经元保存。

轴突保存。

多巴胺保存。

功能保存。

SECTION 18

18

多巴胺和TH应该怎样组合评价

TH和DA解决的问题不同。

指标主要反映什么局限
黑质TH免疫组化多巴胺能神经元表型/数量近似TH可被下调或恢复
纹状体TH多巴胺能纤维完整性不直接代表递质释放功能
DA含量纹状体多巴胺储备受代谢和末梢数量共同影响
DOPAC/HVA多巴胺代谢需要结合DA一起解释
DAT多巴胺末梢和转运毒素模型本身依赖DAT,解释需谨慎
行为最终运动功能受到学习、活动和补偿影响

对于神经保护候选药,至少建议把组织学和神经化学组合。

如果资源允许,再进一步和行为形成三层证据。

这样比单独一张TH Western blot更加可靠。

SECTION 19

19

Rotarod、Pole test、Cylinder和Stepping到底怎么选

帕金森模型行为不能固定成“Rotarod必做”。

不同模型最敏感的行为不一样。

1、Rotarod

主要涉及运动协调、平衡和运动学习。

MPTP等双侧模型中经常使用。

但动物训练程度会明显影响结果。

轻度DA损伤时未必非常敏感。

2、Pole test

对运动迟缓和动作启动具有较高实用性。

MPTP小鼠中常用。

可以记录转身和下杆时间。

3、Cylinder

特别适合单侧6-OHDA。

利用动物自主探索时左右前肢使用比例评价不对称。

无需药物诱导。

4、Stepping test

同样非常适合单侧严重多巴胺去神经。

可以评价前肢运动迟缓和动作调整能力。

5、步态分析

进入候选物确认以后,可以进一步观察步长、支撑时间和协调性。

尤其长期功能评价。

所以行为终点应该围绕病灶类型选择。

MPTP和单侧6-OHDA完全没有必要共用同一套行为主要终点。

SECTION 20

20

旋转行为什么时候有价值,什么时候容易被误读

单侧6-OHDA最经典的行为之一就是药物诱导旋转。

1、阿扑吗啡诱导旋转反映受体超敏

严重单侧去神经以后,损伤侧多巴胺受体系统会产生适应性变化。

给予阿扑吗啡后出现方向性旋转。

2、安非他明诱导旋转更依赖残余多巴胺末梢

它和阿扑吗啡提供的信息并不完全一样。

3、旋转行为适合确认模型严重度

尤其经典单侧损毁模型。

4、它不适合直接等同于临床帕金森症状

临床患者不会因为帕金森病不停绕圈。

旋转更多是利用人工单侧模型产生的药理不对称。

所以候选药正式功能评价最好同时保留自主运动相关终点。

SECTION 21

21

不同候选药怎么快速选择MPTP和6-OHDA

候选药类型MPTP适配度6-OHDA适配度更建议的策略
系统性神经保护药很高MPTP先PoC,6-OHDA补充
线粒体保护很高MPTP敏感,需正交验证
抗氧化很高很高两种都易过度匹配,后续换病理入口
神经炎症很高亚急性MPTP较方便
MAO-B抑制剂模型偏倚很高很高MPTP只做药理验证,6-OHDA更关键
DAT相关药物存在偏倚模型偏倚很高需谨慎设计给药时间
左旋多巴增效很高6-OHDA优势明显
多巴胺受体药很高6-OHDA便于做运动药效
抗LID药物中等很高单侧6-OHDA+长期L-DOPA
细胞治疗很高6-OHDA损伤侧定位清楚
局部基因治疗很高6-OHDA利于局部功能比较
抗α-syn药物较低较低应进入PFF/α-syn模型
真正DMT适合第一层PoC适合第一层PoC后续需要慢性病理模型

这张表真正需要传达的是:

症状型产品和疾病修饰型产品从一开始就应该走不同的模型路线。

SECTION 22

22

神经保护药到底应该在损伤达到什么程度时开始治疗

这是PD动物药效设计里非常重要的一层。

1、损伤太轻

模型组本身运动表型不稳定。

候选药和模型组不容易拉开差异。

2、损伤太重

绝大多数多巴胺神经元已经死亡。

再好的神经保护药也没有细胞可以保护。

3、真正适合DMT的是中间窗口

神经退行已经开始。

TH和DA已经出现一定下降。

行为可能出现早期异常。

但仍保留足够多的多巴胺神经元。

此时开始治疗,最接近“减慢继续进展”。

4、纹状体6-OHDA在这一点上很有优势

它可以先造成末梢损伤,再逐渐逆行影响黑质胞体。

给候选药留下明确的进展窗口。

5、MPTP则可以通过给药方案调整损伤速度

亚急性方案往往比一次特别强的急性方案更适合治疗性神经保护研究。

模型强度最终应该围绕可救窗口设计。

SECTION 23

23

急性PoC和疾病修饰研究为什么要使用不同时间轴

早期筛药的核心是效率。

疾病修饰研究则需要时间。

1、急性PoC

可以在数天内观察:

TH。

DA。

基础运动。

目标PD。

快速淘汰明显无效候选物。

2、候选物确认

开始增加:

治疗性给药。

多时间点。

长期神经功能。

脑组织PK/PD。

第二模型。

3、真正DMT研究

需要进一步证明:

治疗开始时病理已经存在。

随后病理继续进展。

候选药减慢了这一进展。

停药或长期随访后仍存在功能价值。

这和“造模同时给药,最后模型没形成”属于两个证据等级。

企业在早期完全可以接受预防性PoC。

进入候选物确认以后,就需要逐渐把时间窗口向治疗性场景移动。

SECTION 24

24

脑组织PK/PD为什么不能长期缺席

帕金森病候选药大多需要作用中枢。

血浆浓度只能说明药物进入循环。

真正的药理发生在脑内。

1、小分子需要确认脑暴露

特别是线粒体、神经炎症和神经元内靶点。

2、黑质和纹状体暴露有时比整脑更有信息

如果药物分布不均,整脑浓度可能掩盖实际靶区暴露。

3、脑内暴露还要连接target engagement

例如候选药脑浓度已经达到很高水平,但目标PD没有变化。

继续提高剂量未必有意义。

4、行为测试时间也应该跟着PK

如果口服候选药4小时后才达到脑内Cmax,却在30分钟做运动测试,可能低估药效。

5、长期给药需要重新看稳态

药物是否积累。

脑/血比是否改变。

酶诱导或时间依赖清除是否出现。

这些都会影响长期神经保护和安全窗。

SECTION 25

25

第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

如果第一轮MPTP或者6-OHDA已经阳性,第二模型最不值得做的事情之一,就是换一个毒素剂量重新证明TH还会升高。

第二模型应该主动挑战第一模型最容易产生阳性的地方。

第一模型/候选药情况第二模型建议主要解决的问题
MPTP神经保护阳性6-OHDA排除MPTP代谢特异性
6-OHDA神经保护阳性MPTP排除局部毒素和DAT相关偏倚
MAO-B药MPTP阳性6-OHDA/PFF排除阻止MPTP活化
DAT药6-OHDA阳性MPTP/PFF排除减少毒素摄取
线粒体药MPTP阳性PFF离开Complex I毒性后是否仍有效
抗氧化药毒素阳性PFF/慢性模型是否覆盖真正长期病理
抗α-syn候选药PFF直接验证病理聚集和传播
左旋多巴症状药6-OHDA建立稳定功能动态范围
抗LID候选药6-OHDA+长期L-DOPA异动症与L-DOPA疗效同时评价
细胞/基因治疗6-OHDA后进一步升级局部治疗后继续考虑NHP转化

第二模型增加的价值来自病理入口改变。

SECTION 26

26

什么时候应该从毒素模型升级到α-syn PFF模型

如果产品准备声称“减慢帕金森病进展”,做到候选物确认阶段以后,通常值得考虑这一层升级。

1、抗α-syn产品

这类产品和PFF的匹配度最高。

2、自噬、溶酶体和蛋白质稳态产品

如果候选药的核心价值是清除异常α-syn,毒素模型本身无法充分检验。

3、真正想证明DMT

PFF能够提供一个更慢的病理传播和神经退行时间轴。

可以等病理先形成以后再治疗。

4、毒素模型仍然有价值

PFF模型周期长、变异高。

第一轮完全可以用MPTP或6-OHDA确认候选药具有基础神经保护。

随后再把少数核心候选物推进PFF。

两类模型可以分工。

毒素模型负责效率。

PFF负责慢性病理和疾病修饰验证。

SECTION 27

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MPTP和6-OHDA最常见的实验设计误区

1、认为两个模型可以完全互换

忽略毒素进入和作用机制差异。

2、所有帕金森候选药固定做MPTP

症状药和DMT没有区分。

3、MAO-B抑制剂在MPTP前给药以后直接写“保护PD神经元”

模型代谢偏倚没有排除。

4、DAT相关药在6-OHDA前给药

可能减少毒素进入。

5、所有候选药从造模前开始治疗

长期只有预防性数据。

6、MFB 6-OHDA严重损毁后再评价神经保护

已经缺少足够可救神经元。

7、认为毒素越重,模型越有说服力

严重损毁会造成ceiling effect。

8、MPTP急性模型结果直接外推慢性PD

病程差异过大。

9、只做TH Western blot

没有空间和细胞数量信息。

10、TH恢复就定义神经元再生

可能只是表型恢复。

11、只做黑质TH,不看纹状体投射

胞体和轴突保护没有同时证明。

12、只做DA,不做组织学

无法判断递质变化来自存活神经元还是代谢调节。

13、症状药必须要求TH恢复

终点和MOA错配。

14、神经保护药只看运动改善

症状代偿可能掩盖真实神经退行。

15、MPTP只做Rotarod

轻度模型可能敏感度不足。

16、单侧6-OHDA只做药物诱导旋转

缺少自主运动功能。

17、旋转减少就直接定义恢复

候选药可能只是影响诱导药物本身。

18、行为测试没有充分训练和盲法

学习效应可能超过部分真实药效。

19、6-OHDA注射位置没有在文章或方案中明确

纹状体和MFB模型的病程完全不同。

20、没有统一6-OHDA制备和使用条件

6-OHDA容易氧化,溶液条件和操作时间会影响毒性。

21、MPTP方案中不同动物间注射时间漂移明显

毒素暴露节律发生变化。

22、MPTP项目没有做好人员防护

MPTP属于高度危险神经毒物,操作安全必须单独管理。

23、长期实验只测血浆PK

不知道脑内暴露。

24、模型阳性后第二轮继续换毒素剂量

没有增加新的转化信息。

25、α-syn候选药长期只做MPTP

核心病理没有真正出现。

26、所有实验只使用年轻动物

PD明显的年龄背景没有得到任何挑战。

27、把“运动症状改善”和“疾病进展减慢”混在一起

这是帕金森候选药最需要避免的概念混淆之一。

SECTION 28

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一套更完整的帕金森候选药开发路线

1、先确定候选药属于哪一类产品

症状改善。

神经保护。

疾病修饰。

抗异动症。

细胞或基因治疗。

产品定位决定后面的模型路线。

2、明确主要MOA

如果直接涉及MAO-B、DAT、Complex I或ROS,需要提前识别模型与靶点重叠风险。

3、早期选择高效率毒素模型完成PoC

系统神经保护可以优先MPTP。

稳定单侧运动和L-DOPA药理可以优先6-OHDA。

4、先建立模型剂量—病理关系

不要直接上最重剂量。

确认TH、DA和行为在不同严重度下的变化。

找到具有充分药效动态范围的条件。

5、根据候选药选择合理给药起点

早期机制PoC可以预处理。

候选物确认逐渐改成损伤启动后治疗。

真正DMT进一步等待一定病理形成。

6、设置与MOA相符的主要终点

症状药以功能为主。

神经保护药以多巴胺神经元和DA系统保存为主。

线粒体药增加真正线粒体PD。

抗炎药增加目标免疫通路。

7、组织学和神经化学组合

TH+神经元。

纹状体TH纤维。

DA及其代谢物。

根据项目加入更加独立的神经元存活证据。

8、行为和模型匹配

MPTP选择适合双侧运动迟缓的任务。

单侧6-OHDA选择Cylinder、Stepping等侧化行为。

减少固定行为套餐。

9、增加血浆和脑组织PK

找到产生神经保护所需的实际脑暴露。

必要时增加纹状体或目标脑区。

10、建立目标PD时间曲线

先证明药物命中靶点。

随后再看神经元和行为。

11、主动验证模型偏倚

MAO-B药MPTP阳性后换模型。

DAT药6-OHDA阳性后换模型。

Complex I药MPTP阳性后增加非Complex I病理背景。

12、第一模型阳性后进入正交模型

MPTP和6-OHDA可以互相补充。

如果产品真正进入DMT,则继续升级到PFF或其他慢性病理模型。

13、疾病修饰研究延长观察时间

不只看毒素结束后24小时。

需要观察神经元损失是否继续,以及候选药是否真正减慢病程。

14、根据产品增加年龄背景

关键候选物可以进入老龄动物,特别是线粒体、自噬、α-syn和神经炎症类产品。

15、症状药需要判断耐受和持续药效

反复给药以后效果是否下降。

运动获益能维持多久。

是否增加异动症。

16、抗LID候选药必须同时保留L-DOPA疗效

AIMs下降。

同时确认L-DOPA原有抗帕金森作用仍然存在。

17、细胞和基因治疗进一步提高物种和解剖要求

进入局部递送、长期整合和复杂运动功能以后,大鼠和非人灵长类的价值会逐渐提高。

18、最终形成Go/No-Go证据链

比较扎实的神经保护候选药应该能够说明:

在已经开始出现多巴胺能损伤的动物中,候选药按照临床可实现的治疗方式达到有效脑组织暴露,并命中目标PD。随后黑质神经元和纹状体投射得到保存,多巴胺功能和运动行为同步改善。当模型切换到另一种神经毒性或慢性病理入口以后,核心药效仍能够保留。

如果产品定位为真正疾病修饰,还需要进一步证明药效能够在α-syn等慢性病理背景下成立。

这时MPTP和6-OHDA才真正完成了它们最适合承担的任务:

帮助候选药快速回答基础神经保护问题。

后面的模型再继续回答这个作用能不能面对真正的帕金森疾病病理。

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博恩生物可以为帕金森病候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药定位选择MPTP或6-OHDA

结合产品属于症状改善、神经保护、线粒体、抗炎、抗异动症还是疾病修饰方向,确定第一模型需要系统双侧神经毒性还是可控单侧损伤。

2、可以建立不同MPTP方案

根据产品需要选择急性、亚急性或其他适合的MPTP暴露方式。

通过预实验确定神经损伤程度和可干预窗口。

3、可以建立不同部位6-OHDA模型

根据项目选择纹状体、内侧前脑束或黑质等注射位置。

分别服务渐进性神经退行、严重去神经和运动药效等不同研究问题。

4、可以建立治疗性给药窗口

从造模前预处理逐步推进到损伤开始后给药。

帮助区分阻止毒素造模和真正神经保护。

5、可以开展标准化运动行为评价

根据MPTP或6-OHDA模型特点选择Pole test、Rotarod、Cylinder、Stepping、beam walking、步态等合适终点。

避免固定使用同一套行为组合。

6、可以开展L-DOPA相关药效评价

针对症状改善候选药评价运动恢复。

根据项目进一步进入长期L-DOPA和异动症体系。

7、可以建立L-DOPA诱导异动症模型

评价AIMs等异动表型,并同时观察候选药是否保留L-DOPA原有抗帕金森运动疗效。

8、可以开展黑质—纹状体病理评价

通过TH及其他神经元和纤维指标评价黑质神经元、纹状体投射和多巴胺系统完整性。

减少单一TH结果造成的解释局限。

9、可以开展纹状体神经化学评价

检测DA以及相关代谢物。

把组织结构进一步连接到多巴胺功能。

10、可以根据MOA增加线粒体和氧化应激评价

针对Complex I、线粒体质量控制、ROS和能量代谢类产品,设置真正靠近候选药靶点的PD。

11、可以开展神经炎症评价

根据候选药选择小胶质细胞、目标炎症通路和相应功能指标。

避免用固定Iba1和炎症因子套餐替代机制。

12、可以建立血浆和脑组织PK/PD

根据候选药作用位置评价系统和脑内暴露。

必要时进一步关注黑质或纹状体。

13、可以根据候选药识别模型机制偏倚

MAO-B候选药避免仅依赖MPTP。

DAT相关候选药谨慎解释6-OHDA预处理结果。

线粒体和抗氧化类药物则增加正交病理验证。

14、可以根据第一模型结果设计第二模型

MPTP阳性后进入6-OHDA,或者反向验证。

当候选药准备做疾病修饰时,进一步考虑α-syn PFF等慢性病理模型。

15、可以为疾病修饰候选药进一步设计长期方案

等待病理形成后开始治疗,观察后续神经退行速度、α-syn病理、长期功能以及停药后的持续效应。

MPTP和6-OHDA很难简单分出哪个“更接近帕金森病”。

它们真正擅长解决的是不同开发问题。

MPTP通过系统暴露进入脑内,再经过MPP+和线粒体毒性造成双侧多巴胺神经元损伤,特别适合系统性候选药的快速神经保护PoC。

6-OHDA则把损伤位置和严重程度交给实验设计者控制。单侧损伤能够产生清楚的运动不对称,纹状体、内侧前脑束和黑质不同注射位置又可以形成不同进展速度,因此在症状药、左旋多巴和异动症研究中具有很高实用价值。

真正需要警惕的是,两种模型都自带一套很强的药理机制。

候选药一旦恰好作用于毒素进入、代谢或者直接损伤过程,动物结果可能会特别漂亮。

这时候第二模型的价值就会迅速提高。

MAO-B抑制剂离开MPTP以后还能不能保护多巴胺系统?

DAT相关候选药离开6-OHDA以后还能不能有效?

线粒体药离开强Complex I毒性以后,在α-syn长期病理中还能不能减慢神经退行?

这些问题比单纯再做一轮更高剂量的毒素模型更有价值。

所以对于企业候选药开发,MPTP和6-OHDA最合理的定位通常是高效率、可控的第一层神经保护和功能验证工具。

当候选药真正准备迈向疾病修饰治疗时,后面的任务就需要继续升级。

模型从快速神经毒性走向慢性α-syn病理,给药从预处理走向疾病形成后治疗,终点从TH和运动继续推进到脑组织PK/PD、神经元真实存活、轴突完整性和长期疾病进展。

做到这一层,动物实验回答的才不只是:

这个药能不能防住一种神经毒素。

它开始回答一个对帕金森病候选药更加重要的问题:

当多巴胺神经元已经真正进入退行性病程以后,这个药还能不能把它们继续留下来。

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