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Basic Scientific Research
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焦虑障碍模型:高架十字迷宫到底是模型还是一个行为测试
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

焦虑候选药做到动物阶段,高架十字迷宫(Elevated Plus Maze,EPM)几乎已经成为一项标配实验。

动物进入高架十字迷宫后,如果候选药能够增加开放臂停留时间、提高开放臂进入比例,很多药效报告就会直接得出“候选药改善焦虑样行为”的结论。有些方案甚至进一步把整个实验直接称为“高架十字迷宫焦虑模型”。

这种说法使用了很多年,但到了医药企业候选药开发阶段,需要把“动物模型”和“行为测试”这两个概念重新拆开。

EPM首先利用的是啮齿动物一种非常正常的行为冲突。动物天生具有探索陌生环境的驱动力,同时又倾向回避高处、开放和缺乏遮挡的区域。进入中央平台以后,它需要不断在“继续探索开放臂”和“返回相对安全的封闭臂”之间做选择。

因此,未经任何造模的健康小鼠进入EPM,同样会表现出明显开放臂回避。给这只小鼠地西泮以后,它更愿意进入开放臂,这项结果能够很好地证明药物具有基础抗焦虑样药理,却不能据此认为动物先形成了类似临床广泛性焦虑障碍,再被药物治疗恢复。

这一区别并不会降低EPM的价值。

相反,EPM最大的优势恰恰是快、成熟、不需要复杂训练,而且对苯二氮䓬等临床抗焦虑药具有良好的药理敏感性,非常适合候选物早期筛选、剂量排序以及抗焦虑与镇静窗口比较。

真正需要警惕的是证据边界被过度放大。

如果一个新药只在正常鼠EPM中增加了开放臂探索,就直接宣称能够治疗广泛性焦虑障碍、社交焦虑障碍甚至惊恐障碍,中间还缺少疾病背景、临床亚型以及治疗性给药等多层证据。

所以企业使用EPM更合理的方式,是把它放到候选药开发流程中的正确位置:早期用于判断有没有基础抗焦虑样药理,进入候选物确认以后,再把EPM嵌入慢性应激或更具体的焦虑亚型模型中,并结合运动、疾病特异行为、脑内PK/PD和安全性评价,逐渐回答候选药能不能治疗已经形成的异常焦虑状态。

导读

一、高架十字迷宫真正测到的是什么

二、为什么健康动物也会表现出“焦虑样行为”

三、EPM为什么更适合作为行为测试,而不是完整疾病模型

四、从候选药开发角度,EPM应该放在哪一层

五、开放臂时间、进入次数和比例应该怎样解释

六、为什么总活动和闭臂行为必须一起看

七、抗焦虑和镇静为什么在EPM里特别容易混淆

八、运动兴奋同样会制造假性抗焦虑结果

九、风险评估行为什么时候值得加入

十、EPM为什么不适合频繁重复测试

十一、行为学测试顺序为什么会改变EPM结果

十二、光照、环境、抓取和运输为什么都是隐藏变量

十三、昼夜节律为什么必须固定

十四、品系、性别和年龄为什么不能直接照搬历史数据

十五、正常鼠EPM阳性以后,什么时候应该升级到疾病模型

十六、广泛性焦虑障碍候选药应该怎样使用EPM

十七、社交焦虑和惊恐障碍为什么需要另外的模型入口

十八、苯二氮䓬和SSRI为什么不能使用同一套时间轴

十九、阳性药应该怎样根据候选药重新选择

二十、EPM结果怎样接到脑组织PK/PD

二十一、一个EPM阳性够不够支持Go/No-Go

二十二、第二模型应该怎样真正增加开发信息

二十三、高架十字迷宫最常见的实验设计误区

二十四、一套更完整的焦虑候选药开发路线

二十五、博恩生物可以为焦虑候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

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高架十字迷宫真正测到的是什么

EPM通常由两条开放臂和两条封闭臂组成,整体高于地面。动物从中央平台出发,可以自由进入四条臂。

这个实验的核心并不是人为给动物制造某一种病理损伤,而是利用动物自身的趋近—回避冲突。

啮齿动物天然愿意探索新的环境,因此存在进入不同区域的驱动力;开放臂同时意味着高处、无遮挡以及更高的暴露风险,因此又会诱发明显回避。动物最后在开放臂和封闭臂之间如何分配时间,实际上反映的是探索驱动力与风险回避之间的动态平衡。

从这一点来看,EPM最直接测量的是潜在威胁环境中的approach-avoidance behavior,也就是趋近—回避行为。

它与临床焦虑具有明确关联,但很难直接对应某一个具体焦虑障碍诊断。

一个动物更愿意进入开放臂,可以说明其风险回避下降;一个动物长期停留在封闭臂,也可以提示其对潜在威胁更加谨慎。真正解释药效时,还需要进一步确认这种改变是不是来自抗焦虑作用,而没有被活动水平、镇静、学习记忆或者其他因素明显干扰。

SECTION 02

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为什么健康动物也会表现出“焦虑样行为”

EPM并不要求动物在测试前先经过焦虑造模。

健康动物本身就会回避开放臂,这种行为甚至具有很明确的适应性意义。

野外环境中,暴露在缺少遮挡的区域意味着更容易受到捕食,因此对开阔区域保持警惕属于正常防御行为。动物进入EPM以后表现出的开放臂回避,首先反映的是正常风险评估,而不是一种已经形成的精神疾病状态。

临床焦虑障碍的问题更加复杂。患者面对的往往是持续、过度或者泛化的威胁感知,并进一步影响社会、工作、睡眠和日常功能。几分钟的开放空间回避无法完整复制这一过程。

因此,健康动物EPM更适合作为药理筛选工具。

已知临床抗焦虑药能够改变这种趋近—回避行为,说明EPM具有很好的预测药理价值。对于企业早期筛选几十个化合物,这种快速、低成本和成熟的行为体系非常有用。

真正需要注意的是,基础药理活性和疾病治疗证据属于两个层级。

候选药在健康鼠EPM中阳性,说明它值得继续向下做;要证明它能够治疗焦虑障碍,还需要让候选药进入更接近目标患者的疾病环境。

SECTION 03

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EPM为什么更适合作为行为测试,而不是完整疾病模型

神经精神疾病不像肿瘤、脑出血或者关节炎,很难通过一个肉眼可见的组织病灶来界定模型成功。

长期以来,研究人员高度依赖行为变化判断疾病状态,因此一些行为任务逐渐同时承担了“模型”和“终点”的双重角色,EPM就是最典型的例子之一。

从严格的候选药开发逻辑来看,可以把几个层级分开理解。

层级主要解决的问题常见形式
行为测试药物是否改变某个焦虑相关行为维度EPM、明暗箱、开放场
急性状态模型一次刺激是否提高短时焦虑或高警觉新环境、急性应激
慢性疾病背景动物是否形成持续异常状态慢性束缚、慢性不可预知应激
临床亚型模型是否针对某种具体焦虑障碍核心特征社会恐惧条件化、社会挫败、CO₂或乳酸挑战
候选物确认药物能否治疗已经形成的异常疾病建立后治疗+多维功能评价

因此,同样一项EPM实验可以出现在完全不同的开发阶段。

健康鼠直接进入EPM时,它主要承担基础行为药理筛选;慢性应激动物完成治疗以后再进行EPM时,它就成为持续疾病状态中的一个功能readout。

实验装置没有变化,证据等级却已经不同。

SECTION 04

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从候选药开发角度,EPM应该放在哪一层

EPM最适合放在早期药理筛选和后期疾病模型中的辅助功能评价两个位置。

第一阶段,候选药数量很多,企业真正需要快速回答的是哪些化合物具有基础抗焦虑样药理,哪些剂量已经出现明显镇静或运动抑制。EPM在这一阶段的效率非常高,可以和基础活动、运动协调等实验一起快速建立初步行为治疗窗。

进入候选物确认以后,项目关注的问题会发生变化。

此时已经不是简单判断“药有没有作用”,而是需要确认药物在真实疾病背景中还能不能保持效应。例如准备治疗广泛性焦虑障碍,就应该让动物先形成较稳定的慢性应激和高警觉状态;准备治疗社交焦虑,就应该真正加入社会刺激;准备治疗惊恐障碍,则需要进一步进入内感受性恐惧和自主神经反应。

在这些模型中,EPM仍然可以使用,但它更适合承担“广泛趋近—回避行为是否恢复”的一层证据,而不能继续独自代表整个疾病。

SECTION 05

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开放臂时间、进入次数和比例应该怎样解释

EPM最常用的几个指标看起来很相似,实际上受不同因素影响的程度并不一样。

开放臂停留时间反映动物愿意在高风险区域停留多久,是经典焦虑相关指标。开放臂进入次数更强调主动进入行为,但很容易受到整体活动水平影响。一个运动特别兴奋的动物可能同时增加开放臂和封闭臂进入,因此单纯开放臂次数增加很容易被误判。

开放臂进入比例和开放臂时间比例,可以在一定程度上减少总活动不同造成的影响。正式候选药研究中,与其只报告一个绝对开放臂时间,更适合把几个核心指标组合起来看。

例如一个比较典型的抗焦虑样结果可以表现为:开放臂时间比例增加,同时开放臂进入比例提高,而总移动距离和闭臂进入并没有出现明显异常变化。

这种结果比单纯“开放臂进入次数翻倍”更加容易解释为真正的风险回避改变。

SECTION 06

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为什么总活动和闭臂行为必须一起看

EPM最大的解释风险之一,就是它无法天然把焦虑和运动能力完全分开。

假设候选药让开放臂进入次数增加40%,如果总活动同时增加60%,这种变化很可能部分来自运动兴奋。反过来,一个候选药具有一定镇静作用,动物整体移动明显减少,即使风险回避本身已经下降,开放臂进入次数也可能没有明显增加。

所以正式药效至少应该同步观察活动相关信息。

闭臂进入次数可以提供一部分EPM内部的活动参考,总移动距离则能够进一步帮助判断候选药是否明显改变自主运动。进入候选物确认以后,最好再增加独立开放场或者其他基础活动实验,因为EPM中的运动本身仍然处在风险环境中,不能完全等同于普通运动能力。

最终希望得到的是一种相对清楚的模式:动物对开放区域的行为选择发生变化,而基础活动能力仍然保持在合理范围。

这对于新型低镇静抗焦虑药尤其重要。

SECTION 07

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抗焦虑和镇静为什么在EPM里特别容易混淆

很多焦虑候选药作用于GABA、5-HT、去甲肾上腺素、orexin或者其他中枢神经系统,因此抗焦虑和镇静经常出现在相邻剂量区间。

低剂量苯二氮䓬可以让动物更愿意探索开放臂;剂量继续增加以后,总活动、肌张力和运动协调会逐渐受到影响。这时开放臂数据本身会越来越难解释。

对于企业开发,新药真正有竞争力的地方往往就是扩大“抗焦虑有效剂量”和“明显镇静剂量”之间的距离。

因此可以把EPM和基础活动、Rotarod或其他协调运动共同设计成一个行为治疗窗。

例如3 mg/kg已经能够稳定增加开放臂时间,同时总活动保持正常;10 mg/kg达到抗焦虑样药效平台;30 mg/kg开始明显降低运动协调。这样就能得到一条比单一EPM剂量反应更有开发意义的数据:

候选药的抗焦虑样作用出现在明显中枢抑制之前。

如果准备和苯二氮䓬类药竞争,这种分离程度本身就可以成为重要产品差异。

SECTION 08

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运动兴奋同样会制造假性抗焦虑结果

镇静容易被注意到,运动兴奋反而经常被忽略。

一个能够明显提高多巴胺、去甲肾上腺素或者其他兴奋性信号的药物,会使动物探索活动增强,开放臂和封闭臂进入次数都可能增加。动物进入开放区域更多,并不一定意味着焦虑水平真正下降。

因此看到特别强的EPM阳性以后,需要反过来检查整个行为结构。

如果开放臂增加同时伴随总移动距离和所有臂进入次数大幅上升,药效解释就需要谨慎。如果开放臂比例增加,而整体运动保持相对稳定,更容易支持风险回避本身被改变。

这也是为什么一个成熟的EPM项目不应该只挑开放臂最漂亮的指标。

真正有价值的是整个行为模式是否符合候选药的MOA。

SECTION 09

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风险评估行为什么时候值得加入

除开放臂和封闭臂以外,EPM还有一些更细的行为,例如head dipping和stretch-attend posture。

动物站在开放臂边缘向下探头,反映探索与风险评估;动物身体前伸、保持谨慎姿态,再决定继续前进还是退回,同样可以体现明显的趋近—回避冲突。

这些指标对于某些新型候选药很有价值。

有些药并不会像高剂量地西泮一样大幅增加开放臂时间,却会明显改变动物的风险评估方式。此时增加一到两个经过标准化的ethological endpoint,可以帮助理解药物是否真正改变威胁处理。

不过这类指标更依赖视频质量和评分标准,因此不建议为了“多做指标”全部堆进去。

正式项目更适合预先选择真正和候选药机制相关的辅助行为,并统一评分规则。

SECTION 10

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EPM为什么不适合频繁重复测试

EPM对novelty非常敏感。

动物第一次进入迷宫时,开放臂和封闭臂都属于陌生环境,它需要重新评估风险。第一次测试结束以后,动物已经获得了环境信息。

再次进入时,它面对的就不再是相同心理状态。

很多实验中会出现明显retest effect,开放臂探索和对经典抗焦虑药的响应都可能改变,这也是所谓one-trial tolerance的重要来源之一。

因此,EPM通常不适合像体重或者血糖一样用于每周纵向重复监测。

慢性焦虑项目如果治疗前做一次EPM,治疗后再做一次相同EPM,后一次结果很难单纯解释为药效变化,因为环境记忆本身已经进入实验。

更合理的做法,是使用适合重复测试的指标完成治疗前分层,把EPM保留在预定终点阶段;如果确实需要多时间点行为,则可以安排不同类型、相互影响较小的任务,同时提前控制行为测试顺序。

SECTION 11

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行为学测试顺序为什么会改变EPM结果

神经精神项目经常同时做开放场、明暗箱、EPM、社会互动、强迫游泳等多个行为。

这些实验之间并非完全独立。

一只刚从饲养笼进入EPM的动物,与一只刚经历过强迫游泳、足底电击或者社会攻击的动物,进入迷宫时的状态显然不同。

因此行为学电池的测试顺序需要提前固定。

通常更适合把应激较低、不可逆影响较小的行为放在前面,把强应激、学习效应明显或者可能长期改变动物状态的实验放到后面。

EPM对新奇性和既往经历尤其敏感,所以不建议在高应激任务以后再进行EPM。

如果不同组测试顺序不同,候选药效和前序实验影响就会混在一起,后续再精细统计也很难完全消除。

SECTION 12

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光照、环境、抓取和运输为什么都是隐藏变量

EPM依赖动物对环境威胁的判断,因此环境参数本身就是实验的一部分。

开放臂光照过强,所有动物都可能严重回避开放区域,形成地板效应;光照过暗,正常动物已经大量探索开放臂,药物又缺乏进一步改善空间。房间声音、气流、人员活动和设备附近环境同样会改变动物警觉水平。

气味也是很容易被忽略的问题。

上一只动物留下的尿液、粪便或应激气味,可能改变下一只动物的行为。因此每只动物测试以后需要按照固定方式清洁设备,同时避免使用会留下过强刺激性气味的清洁流程。

从动物房运输到行为室、进入测试前等待多久、采用抓尾还是其他handling方式,也会改变动物基础应激。

尤其给药组往往因为注射或灌胃比正常组经历更多抓取,如果vehicle组处理流程没有完全匹配,就可能把操作差异引入行为结果。

所以成熟EPM平台真正需要标准化的,远不止迷宫尺寸。

SECTION 13

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昼夜节律为什么必须固定

啮齿动物是夜行性动物。

光照期和黑暗期的探索、活动和警觉水平明显不同。

因此同一个候选药在上午和夜间进行EPM,完全可能得到不同结果。这种差异同时来自基础行为、神经内分泌状态以及药物PK的昼夜变化。

正式项目最好固定光暗周期、给药时刻和行为测试Zeitgeber Time,并把所有组安排在相对窄的测试时间窗口内。

如果模型组集中在上午测试,高剂量组因为操作排队到了下午甚至傍晚,昼夜节律就会变成一个很难控制的组间变量。

对于企业做跨批次候选物排序,ZT固定尤其重要,因为后续往往需要比较不同时间开展的多个批次。

SECTION 14

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品系、性别和年龄为什么不能直接照搬历史数据

不同小鼠品系的活动水平、风险偏好和应激易感性差异很大。

一个品系正常动物开放臂时间很低,另一个品系可能天然探索得更多。直接复制文献里的地西泮剂量、光照和测试窗口,很容易出现动态范围不足。

性别同样可能改变焦虑相关行为。

雌雄动物的基础活动、HPA轴和性激素环境都不同。对于最终面向广泛患者的新型抗焦虑药,候选物确认阶段可以考虑增加性别信息,而不宜整个开发链长期只有年轻雄性动物。

年龄则会进一步引入运动能力和风险策略变化。

老龄动物开放臂减少,可能部分来自活动下降,而不完全是焦虑升高。因此针对老年焦虑患者的产品,独立运动控制和老龄动物基础行为标定更加重要。

所以正式候选药项目最好先用本平台、本品系、本年龄和当前实验环境建立正常范围及阳性药反应,再开始大规模药效。

SECTION 15

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正常鼠EPM阳性以后,什么时候应该升级到疾病模型

正常鼠EPM非常适合第一层筛选,但当项目出现几个变化以后,就应该开始升级模型。

首先是候选物已经从几十个缩小到少数核心化合物。此时继续重复健康鼠EPM增加的信息有限,更值得把资源投入到疾病相关背景。

其次是产品定位已经明确进入广泛性焦虑、社交焦虑或惊恐障碍。临床亚型不同,真正需要模拟的刺激和核心行为也随之变化。

再有就是候选药属于需要长期治疗才能发挥作用的新机制,例如SSRI样产品。如果整个药效包仍然停留在单次给药后30分钟EPM,就很难反映真实临床起效。

因此可以把EPM看成一道早期入口。

通过以后,下一步应该逐渐问候选药在“正常防御行为”之外还能不能治疗已经形成的病理焦虑状态。

SECTION 16

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广泛性焦虑障碍候选药应该怎样使用EPM

广泛性焦虑障碍更强调持续、高泛化和难以控制的焦虑状态。

因此企业真正做GAD候选药时,更适合先建立慢性应激背景。

根据候选药MOA,可以选择慢性束缚、慢性不可预知应激或者其他经过验证的长期应激体系,让动物逐渐出现持续风险回避、高警觉和HPA轴相关异常。

候选药最好在疾病表型已经形成以后开始治疗。

治疗完成后,EPM可以作为其中一个焦虑相关功能终点,判断动物面对开放高处环境时的回避是否恢复。

同时还需要另一层独立证据,例如明暗箱、持续hyperarousal、生理应激指标或者与候选药机制高度相关的神经功能。

这种设计的证据层级明显高于健康鼠急性EPM,因为药物真正面对的是一个已经形成的长期异常状态。

SECTION 17

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社交焦虑和惊恐障碍为什么需要另外的模型入口

社交焦虑的主要威胁来自社会环境。

动物害怕开放臂,与害怕陌生同类或者曾经与攻击关联的社会线索,在神经生物学上并不完全相同。

因此社交焦虑候选药更适合加入社会恐惧条件化、社会挫败或者经过验证的社会互动任务。EPM可以帮助判断药物是否同时改善广泛焦虑,但社会行为本身应该承担更高权重。

惊恐障碍的核心又不同。

患者可能突然出现强烈恐惧,并伴随心率加快、呼吸困难、窒息感和逃避。CO₂、乳酸等内感受性刺激在这一领域具有更直接的人—动物桥接价值。

如果候选药主打panic disorder,呼吸、心率、自主神经和逃避行为的重要性会明显高于单纯开放臂时间。

所以企业在说“焦虑药”之前,最好继续问一句:

准备治疗哪一种焦虑障碍。

这个答案往往比EPM做不做更重要。

SECTION 18

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苯二氮䓬和SSRI为什么不能使用同一套时间轴

苯二氮䓬和SSRI都可以用于焦虑障碍,但起效时间完全不同。

苯二氮䓬类强调快速作用,急性给药后很快就可以产生抗焦虑效应,因此正常鼠EPM对这类药具有较好的药理敏感性。

SSRI则通常需要持续治疗一段时间以后临床焦虑症状才逐渐改善。治疗早期部分患者还可能经历短暂焦虑加重。

如果一个SSRI样候选药只采用单次给药30分钟后EPM,它测到的更多是急性神经药理,而不一定是未来真正的临床治疗效应。

因此慢性候选药更适合进入已经形成疾病状态的动物,持续治疗数天至数周,再观察行为恢复和目标PD变化。

不同产品必须使用符合自身临床药理的时间轴。

否则一个慢起效但真正有效的候选药,很容易在错误的急性测试窗口中被提前淘汰。

SECTION 19

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阳性药应该怎样根据候选药重新选择

地西泮是EPM最经典的阳性药之一,但不意味着所有焦虑项目都只需要一次地西泮作为对照。

如果项目开发快速抗焦虑药,苯二氮䓬类确实很适合验证EPM平台具有经典药理敏感性。

如果候选药主打慢性GAD治疗,则应该增加符合临床慢起效特点的参照,并采用对应的长期给药方案。

如果候选药强调低镇静,地西泮反而特别有价值,因为可以比较达到相近抗焦虑效应时,两种药物对自主活动、协调运动和认知的影响差异。

如果产品直接针对社交焦虑或者panic,阳性药也应该在相应疾病模型中具有明确药理作用。

所以阳性药真正承担的是模型药理验证和产品差异比较。

它不应该只是所有焦虑项目固定存在的一组“地西泮阳性”。

SECTION 20

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EPM结果怎样接到脑组织PK/PD

企业真正关心的不应停留在“10 mg/kg有效”。

更有价值的是知道什么实际暴露水平开始产生抗焦虑样作用,以及继续增加暴露后什么时候开始出现镇静。

对于中枢小分子,需要确认血浆和脑组织PK。如果候选药口服后2小时才达到脑内有效暴露,却固定在30分钟做EPM,阴性结果很可能来自测试窗口错误。

当靶点集中在杏仁核、前额叶、BNST、海马或其他焦虑相关脑区时,还可以进一步增加脑区target engagement。

最终可以逐渐形成一条非常有开发价值的暴露关系。

例如脑浓度达到某一范围后开放臂探索开始改善,继续升高后抗焦虑效应进入平台,再更高以后总活动和运动协调开始下降。

这条曲线实际上比低、中、高剂量三个柱状图更加接近候选药真正的治疗窗。

SECTION 21

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一个EPM阳性够不够支持Go/No-Go

需要看项目处在哪个阶段。

如果几十个化合物进行第一轮行为筛选,一个EPM阳性完全可以成为继续推进的理由。

进入核心候选物确认以后,单一EPM通常不够。

精神行为终点受到环境、活动、学习和个体差异影响较大,因此更需要收敛证据。

例如一款新型GAD候选药在慢性应激动物中能够恢复EPM开放臂探索,同时另一种独立焦虑任务也改善;自主活动和协调运动没有明显异常;候选药能够进入脑组织并命中目标PD;连续治疗后应激相关生理异常也向正常方向恢复。

这种数据才开始真正支持Go。

如果只有健康鼠EPM一个P值特别漂亮,而运动、疾病模型和target engagement都没有形成证据,继续投入大量资源的风险会比较高。

SECTION 22

22

第二模型应该怎样真正增加开发信息

第二模型的价值来自主动改变第一模型最容易出现阳性的地方。

第一轮结果或产品定位更有价值的下一步主要增加的信息
健康鼠EPM阳性慢性应激模型从正常风险回避进入疾病状态
EPM阳性明暗箱等独立冲突任务行为收敛验证
GAD候选药慢性束缚/CUS持续hyperarousal和慢性治疗
社交焦虑候选药社会恐惧条件化特异社会恐惧
社交焦虑候选药社会挫败慢性社会压力和易感性
Panic候选药CO₂/乳酸挑战内感受恐惧和自主神经反应
低镇静产品活动/协调/认知差异化治疗窗
急性快速药慢性焦虑背景检验疾病治疗能力
SSRI样药物长期治疗模型临床起效时间
雄性模型阳性雌性验证性别转化风险

如果第一轮已经是EPM,再换一个设备结构略有不同的迷宫,可以增加行为重复性信息,却不一定明显提高疾病转化价值。

对于真正的候选物确认,更值得直接进入目标患者对应的疾病维度。

SECTION 23

23

高架十字迷宫最常见的实验设计误区

1、将未经任何疾病诱导的正常鼠EPM直接称为广泛性焦虑障碍模型,导致基础行为药理和疾病治疗证据混在一起。

2、只报告开放臂时间或开放臂次数,没有同步分析闭臂进入、总运动和开放臂比例,因此无法排除活动变化。

3、候选药已经造成明显镇静,仍然把EPM变化解释为抗焦虑作用;或者候选药明显运动兴奋,却没有反查探索增加造成的假阳性。

4、治疗前和治疗后反复使用同一EPM,没有考虑动物已经学习过装置造成的retest effect。

5、EPM前安排了强迫游泳、足底电击、社会挫败等高应激实验,使进入迷宫前的动物状态发生系统变化。

6、不同实验批次的光照、环境噪声、清洁方式、测试时间和房间设置不一致,导致历史数据难以直接比较。

7、给药组和模型组的抓取、注射、转运和等待时间不一致,使实验操作本身成为额外应激。

8、不同组在不同Zeitgeber Time测试,把昼夜节律变化混入药效。

9、直接照搬其他品系、年龄或性别动物的历史开放臂基线,没有重新验证当前平台动态范围。

10、急性给予SSRI样候选药后EPM无效,就直接判断产品没有抗焦虑价值,忽略临床慢起效特点。

11、一个健康鼠EPM阳性以后直接进入Go,没有进一步验证疾病背景、PK/PD以及镇静窗口。

12、准备开发社交焦虑或惊恐障碍,却始终只使用EPM、OFT和明暗箱,临床亚型没有真正进入模型。

13、同时做大量行为终点,最终只选择最显著的一项作为主要结论,没有提前定义primary endpoint。

14、低剂量已经具有抗焦虑样效应,高剂量因为明显镇静产生更复杂行为,却只报告最高剂量的“最大药效”,真实治疗窗被掩盖。

SECTION 24

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一套更完整的焦虑候选药开发路线

1、先明确产品准备治疗哪一种焦虑障碍

项目立项时先区分广泛性焦虑、社交焦虑、惊恐障碍,以及快速缓解还是慢性维持治疗。

这一步会决定后面疾病模型和主要终点。

2、早期用EPM完成基础行为药理筛选

对多个化合物设置合理剂量范围,在正常动物中快速比较开放臂行为。

同时记录总活动和闭臂行为。

这一阶段重点是效率。

3、同步建立镇静和兴奋排除

通过独立活动测试以及必要的协调运动,判断候选药是否存在明显CNS抑制或运动兴奋。

从第一轮就开始寻找抗焦虑—镇静分离窗口。

4、建立血浆和脑组织PK

根据实际Tmax安排EPM测试。

避免所有候选药机械采用固定给药后30分钟测试。

5、建立近端PD

根据MOA检测候选药真正的target engagement。

确认行为药效发生在目标已经被充分调节的暴露范围。

6、核心候选物进入疾病背景

GAD进入慢性应激。

社交焦虑进入社会恐惧或社会挫败。

panic进入CO₂、乳酸等内感受性挑战。

这一阶段开始从“抗焦虑样行为”进入真正疾病治疗。

7、正式药效尽量采用治疗性给药

先形成持续异常,再开始候选药。

这样可以区分增强应激韧性和治疗既有焦虑状态。

8、EPM在疾病模型中重新定位为一个功能终点

不要求它承担全部疾病结论。

再加入一个和目标患者高度相关的独立主要终点。

9、根据产品使用正确治疗时间轴

快速药物关注分钟到小时级起效。

慢性产品按照数天到数周连续治疗进行评价。

10、阳性药根据产品定位选择

快速抗焦虑药与快速临床参照比较。

慢性候选药则和慢性标准治疗在相同时间逻辑下比较。

11、主动比较有效剂量和镇静剂量

将抗焦虑样效应、运动抑制、协调功能和必要的认知结果放在一起。

这对低镇静新机制药尤其重要。

12、连续治疗增加耐受评价

一些药物早期效果很好,持续给药以后逐渐减弱。

这种耐受本身就是临床开发风险。

13、停药以后观察反跳

针对长期焦虑药,特别是作用快速抑制性神经系统的候选药,可以进一步观察焦虑反跳和依赖相关风险。

14、第二模型主动改变疾病入口

离开健康鼠天然风险回避以后,看候选药在真正目标临床亚型中还能不能工作。

15、最终建立暴露—疗效—安全窗口

企业最终需要知道什么脑暴露能够产生稳定抗焦虑作用,作用能持续多久,什么暴露开始出现镇静,以及长期给药以后这条窗口是否发生变化。

真正成熟的Go/No-Go证据链应该逐渐形成:

候选药首先在EPM中表现出基础抗焦虑样药理,并且在没有明显运动抑制和运动兴奋的剂量范围内具有清楚的行为效应。随后在与目标患者匹配的持续焦虑或特定焦虑亚型模型中,候选药在疾病形成后开始治疗仍然有效,并能够在合理脑组织暴露下命中目标PD。与临床标准药相比,它进一步表现出更低镇静、更快起效、更好的长期耐受或者其他具有开发意义的差异。

这样EPM才真正完成了它最适合承担的任务。

它负责快速告诉我们哪些候选物值得继续向前走。

疾病模型再继续回答这些候选物最终能不能治疗焦虑障碍。

SECTION 25

25

博恩生物可以为焦虑候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药定位安排EPM在开发流程中的位置

结合产品属于快速抗焦虑、慢性GAD、社交焦虑、惊恐障碍还是低镇静新机制产品,决定EPM承担早期筛选还是疾病模型辅助终点。

2、可以建立标准化EPM评价体系

固定设备尺寸、开放臂光照、环境条件、测试ZT时间、handling和视频分析规则,提高不同批次候选药之间的可比性。

3、可以同步评价运动混杂

通过EPM内部活动指标和独立自主活动评价,判断开放臂变化是否受到镇静或兴奋影响。

4、可以建立抗焦虑—镇静治疗窗

设计多个剂量梯度,将开放臂行为、活动、协调运动和必要的认知功能组合,判断候选药在什么剂量范围内实现有效anxiolysis,同时保持正常功能。

5、可以根据项目增加风险评估行为

根据候选药MOA选择head dipping、stretch-attend posture等辅助行为,进一步分析趋近—回避决策改变。

6、可以设计合理的行为学测试顺序

根据EPM对novelty和前序应激敏感的特点,重新安排开放场、明暗箱、社会行为以及其他任务,降低不同测试互相污染。

7、可以建立慢性焦虑疾病背景

针对GAD候选药,根据MOA选择慢性束缚、慢性不可预知应激或其他持续焦虑体系,并在疾病形成后进行治疗。

8、可以建立社交焦虑相关模型

根据产品临床定位进一步进入社会互动、社会恐惧条件化或社会挫败,真正评价社会回避和社会威胁相关行为。

9、可以为惊恐障碍候选药设计专门模型

根据项目进一步使用CO₂、乳酸等challenge,并提高呼吸、心率和逃避等自主神经终点的权重。

10、可以根据候选药重新选择阳性药

快速药、慢性药以及不同焦虑亚型分别配置与其临床药理相匹配的参照,避免所有项目统一使用一次地西泮。

11、可以开展血浆和脑组织PK

根据候选药真实脑暴露安排行为测试时点,减少测试时间与Tmax错位造成的假阴性。

12、可以建立脑区和靶点PD

根据候选药机制评价杏仁核、前额叶、海马、BNST等相关脑区target engagement,将行为与机制真正连接。

13、可以开展长期治疗和停药观察

针对慢性焦虑候选药评价持续疗效、耐受以及停药后的反跳风险。

14、可以根据第一模型结果设计真正增加信息的第二模型

正常鼠EPM阳性以后进入疾病背景;GAD、social anxiety和panic分别进入对应临床维度,让第二模型继续挑战候选药真正的转化风险。

高架十字迷宫没有过时。

真正需要改变的是我们怎么使用它。

在早期药物筛选中,它仍然是一项非常高效的实验。几分钟之内就能够判断候选药是否改变动物面对潜在风险时的趋近—回避行为,再配合运动控制,很快就能筛掉大量没有基础抗焦虑活性的化合物。

但候选药走得越往后,EPM越不能独自承担整个焦虑障碍的证明任务。

进入候选物确认以后,更需要让药物面对真正已经形成的异常状态:广泛性焦虑进入持续慢性应激,社交焦虑真正进入社会恐惧,惊恐障碍则需要挑战内感受性恐惧和自主神经反应。

EPM此时仍然可以继续存在,但它承担的是其中一层趋近—回避功能。

这样做的好处,是能够让每一种行为工具只回答自己最擅长的问题,同时把候选药的疾病作用、脑PK/PD和安全窗口逐渐接起来。

最终一个真正有开发价值的新型抗焦虑候选药,需要证明的也不只是“开放臂时间增加了多少”。

更关键的是,在不明显镇静、不损害正常活动的暴露范围内,它能不能真正治疗已经形成的焦虑状态;当实验从最容易获得阳性的高架十字迷宫继续走向目标患者对应的临床亚型时,这个药还能不能保持疗效。

这才是EPM在候选药开发中最合适的位置。

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