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Basic Scientific Research
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结肠炎模型:急性DSS还是慢性DSS更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

结肠炎候选药做到动物阶段,DSS几乎是最容易想到的一套模型。

操作也确实方便。将一定浓度的葡聚糖硫酸钠(Dextran Sulfate Sodium,DSS)加入饮水,数天以后动物逐渐出现体重下降、稀便、便血、结肠缩短和明显黏膜损伤,随后就可以评价DAI、组织病理、炎症因子和候选药药效。

问题在于,同样叫“DSS结肠炎”,做一个周期和连续做多个周期,实际面对的是两种明显不同的疾病状态。

单周期急性DSS首先造成结肠上皮屏障损伤。屏障破坏以后,肠腔细菌及其相关成分进入黏膜,进一步募集中性粒细胞、巨噬细胞并放大局部炎症。这个模型起病快、动态范围大,非常适合抗急性炎症、上皮保护和早期黏膜损伤候选物筛选。

DSS撤除以后,情况又开始变化。化学损伤停止,上皮进入再生和修复阶段,体重、粪便和黏膜结构会出现不同程度的自然恢复。这使单周期DSS同时成为一个很好用的黏膜损伤—修复模型,却也带来一个很大的药效解释风险:候选药组看起来恢复得很好,其中究竟有多少来自药物,又有多少只是动物自己在恢复?

反复DSS则把病程进一步拉长。动物经历多个“损伤—恢复—再次损伤”的循环以后,病理逐渐从一次急性上皮破坏进入持续炎症、隐窝结构异常、单核细胞浸润、反复黏膜修复,并在部分方案中出现更加明显的基质沉积和组织重塑。

因此,急性DSS和慢性DSS之间真正的差别,并不只是实验做7天还是做6周。

它们适合回答的候选药问题已经发生变化。

如果产品准备快速压住急性炎症,单周期DSS可能已经足够。如果产品主打黏膜愈合、长期缓解、减少复发或者疾病修改,慢性DSS和恢复期设计能够提供更多信息。如果候选药高度依赖T细胞、IL-23/Th17、免疫耐受或者淋巴细胞归巢,即使把DSS做成慢性,也还需要继续考虑另一种免疫驱动模型。

所以企业真正需要先确定的,应该是产品准备治疗结肠炎病程中的哪一个阶段,再决定DSS究竟应该做急性还是慢性。

导读

一、DSS到底怎样把结肠炎做出来

二、急性DSS和慢性DSS真正差在哪里

三、单周期DSS为什么特别适合早期候选物筛选

四、慢性DSS为什么更适合长期疾病修改研究

五、急性DSS撤除以后为什么会自然恢复

六、恢复期为什么特别适合评价黏膜愈合

七、治疗从DSS第一天开始为什么容易高估部分候选药

八、治疗性给药应该从什么时候开始

九、慢性DSS应该连续低剂量还是反复周期

十、治疗期间继续DSS还是停DSS会得到完全不同的结论

十一、DSS浓度越高为什么不代表模型越好

十二、同样浓度DSS为什么不同实验室严重度差别很大

十三、饮水量为什么必须进入DSS模型质量控制

十四、DAI应该怎么用,为什么不能单独承担主要终点

十五、结肠长度很稳定,但它能回答的问题其实有限

十六、急性和慢性DSS的组织学评价为什么不能完全照搬

十七、抗炎和黏膜愈合为什么必须拆开评价

十八、做上皮屏障药应该增加哪些功能终点

十九、慢性DSS什么时候值得加入纤维化和组织重塑

二十、不同MOA候选药应该怎样选择急性还是慢性DSS

二十一、阳性药为什么也要跟着候选药重新选择

二十二、口服和结肠局部药为什么要增加局部PK/PD

二十三、DSS第一模型阳性以后第二模型怎么选

二十四、急性和慢性DSS最常见的实验设计误区

二十五、一套更完整的结肠炎候选药开发路线

二十六、博恩生物可以为结肠炎候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

DSS到底怎样把结肠炎做出来

DSS是一种带有大量硫酸基团的多糖,常通过饮水给予动物。它对结肠上皮具有明显损伤作用,尤其能够破坏黏液屏障和上皮完整性,使原本被隔离在肠腔中的微生物及其相关成分更容易接触固有层免疫系统。

因此,DSS模型最早发生变化的区域通常就在上皮。

上皮细胞损伤以后,黏液减少、隐窝结构异常、上皮连续性破坏,随后中性粒细胞、巨噬细胞等逐渐进入黏膜和黏膜下层,形成明显炎症。随着损伤继续加重,可以进一步出现糜烂、溃疡、隐窝丢失和出血。

这也解释了DSS模型一个非常重要的特点:急性阶段并不高度依赖完整的适应性免疫系统。即使T、B细胞功能受到明显限制,DSS仍然能够通过直接上皮损伤和先天免疫反应造成明显结肠炎。

对候选药开发来说,这一点非常关键。

广谱抗炎、上皮保护、氧化应激、先天免疫和屏障修复类药物,通常能够在急性DSS中获得很好的药效窗口。一个高度依赖特定T细胞亚群、淋巴细胞归巢或者适应性免疫轴的候选药,在急性DSS中作用有限,则不能立即据此判断靶点缺乏价值。

模型本身首先要具备候选药真正准备干预的病理。

SECTION 02

02

急性DSS和慢性DSS真正差在哪里

急性和慢性DSS可以先从病程结构上理解。

比较维度急性DSS慢性DSS
常见设计单次连续DSS暴露低浓度长期暴露或多个DSS/清水循环
核心病理上皮损伤、急性炎症、溃疡反复损伤修复、持续炎症、结构重塑
中性粒细胞通常较突出仍可存在,但慢性单核细胞成分提高
适应性免疫权重早期相对有限随病程延长逐渐提高
自然恢复DSS撤除后通常较明显恢复不完全,重复损伤可持续积累
隐窝结构急性丢失、坏死、溃疡可出现持续结构紊乱和异常再生
基质重塑通常有限部分方案可形成胶原和纤维化样改变
实验周期
适合场景快速PoC、抗炎、上皮保护长期治疗、黏膜愈合、复发和疾病修改
主要风险化学损伤权重过高周期长、变异增加、模型机制仍偏DSS

因此,慢性DSS的价值来自病程延长和反复损伤修复,但不能把它理解成“急性DSS做久一点”。

动物经历一次损伤以后,还没有完全恢复就进入下一次损伤,细胞和组织面对的是累积性压力。随着循环增加,上皮再生、免疫细胞组成和ECM状态都会逐渐发生变化。

这种变化才真正构成慢性模型的信息增量。

SECTION 03

03

单周期DSS为什么特别适合早期候选物筛选

急性DSS至今仍然大量用于药物开发,一个重要原因就是效率非常高。

经过优化以后,动物可以在较短时间内形成稳定体重下降、便血、结肠缩短和组织损伤,正常组和模型组之间拥有很大的动态范围,候选药剂量反应也比较容易观察。

对于十几个甚至几十个早期候选物,这种模型非常实用。

此时项目真正需要解决的是哪些候选物具备基础体内活性,哪个剂量开始产生药效,以及候选药有没有命中预期的局部PD。没有必要让所有早期化合物一开始就进入6~8周甚至更长的慢性实验。

急性DSS尤其适合几类产品,包括快速抗炎、上皮保护、黏液屏障、先天免疫、ROS和部分局部口服候选药。

如果产品能够在治疗性条件下明显改善急性DSS,并且药效和结肠局部target engagement具有合理对应,就已经可以完成很有价值的第一轮PoC。

关键是后面不要把这套短期PoC直接扩大成“已经证明能够长期治疗UC”。

候选药向后推进以后,模型也应该同步升级。

SECTION 04

04

慢性DSS为什么更适合长期疾病修改研究

慢性DSS最有价值的地方,是可以让候选药面对反复疾病活动。

临床UC患者很少只有一次短暂黏膜损伤。疾病常常经历活动、缓解和再次活动,反复炎症又会逐渐改变黏膜结构和组织修复能力。

多个DSS周期可以部分重建这种过程。

第一次DSS造成明显黏膜损伤,进入清水期以后上皮开始再生;下一轮DSS再次到来时,组织可能仍处于恢复过程。经过多个循环以后,可以逐渐出现持续的隐窝结构异常、免疫细胞积累和慢性组织重塑。

这时可以开始评价一些急性模型不容易回答的问题。

候选药能不能降低每次复发严重度,能不能让恢复期黏膜修复得更完整,长期治疗以后组织结构是否仍然恶化,以及停药或者再次挑战以后疾病是否更容易复发。

对于真正主打长期缓解、疾病修改和减少复发的候选药,这类信息比单周期DSS的Day 7 DAI更加有价值。

SECTION 05

05

急性DSS撤除以后为什么会自然恢复

DSS模型有一个非常重要的时间特点。

当DSS从饮水中撤除并重新给予普通饮水以后,持续化学损伤停止,上皮立即进入修复阶段。

隐窝干/祖细胞开始增殖,残余上皮向损伤区域迁移,屏障逐渐重建,炎症细胞组成也随之发生变化。随着黏膜完整性恢复,肠腔微生物和抗原进入固有层的机会减少,炎症驱动自然下降。

因此,单周期DSS模型中常见的体重恢复、粪便改善和组织愈合,有一部分本来就属于模型自然病程。

这会直接影响药效判断。

假设DSS结束时模型组和候选药组DAI都为8分。随后停DSS,到了Day 14模型组自然恢复到4分,候选药组恢复到2分。

候选药确实可能促进了恢复,但真正药效来自8→2中的多少,必须通过同期自然恢复组才能判断。

如果实验只比较候选药Day 14和治疗前Day 7,很容易把整个恢复过程都算给药物。

SECTION 06

06

恢复期为什么特别适合评价黏膜愈合

自然恢复既是干扰,也是非常有价值的模型工具。

如果候选药本身就主打mucosal healing、上皮再生、干细胞修复、黏液层恢复或者屏障重建,DSS撤除后的恢复期反而非常适合做药效。

因为这个阶段研究的问题已经从“能不能阻止DSS破坏上皮”,转向“在损伤已经形成以后,能不能加快组织修复”。

此时终点也应该重新安排。

炎症因子当然可以继续做,但更重要的是上皮连续性、隐窝结构、增殖和再生区域、杯状细胞和黏液层恢复,以及真正的肠屏障通透性。

如果候选药能够让炎症指标下降30%,和能够让大片溃疡重新形成完整隐窝和屏障,临床意义并不完全相同。

所以做黏膜愈合时,单纯把TNF-α和IL-6做得越来越多,信息增量已经有限。

真正应该提高的是组织修复和屏障功能证据。

SECTION 07

07

治疗从DSS第一天开始为什么容易高估部分候选药

DSS进入饮水的第一天,上皮化学损伤已经启动。

如果候选药同一天甚至提前开始给药,动物最终病情更轻,至少存在两种可能。

第一种情况是候选药确实抑制了后续炎症。

第二种情况是药物从一开始就减少了DSS造成的上皮损伤,使疾病根本没有按照模型组的程度建立起来。

对于上皮保护、抗氧化、黏液屏障和部分物理吸附类产品,第二种贡献尤其可能很大。

这种实验可以很好地证明候选药具有预防性保护能力,却和临床患者开始治疗的场景存在距离,因为患者接受治疗时通常已经出现黏膜炎症、便血和溃疡。

因此企业开发中可以保留Day 0预防性方案用于机制PoC,但进入候选物确认后,最好增加疾病形成后的治疗性实验。

两个方案可以提供不同信息,没必要互相替代。

SECTION 08

08

治疗性给药应该从什么时候开始

治疗起点不应该机械固定成“DSS第5天”。

更合理的方式是先建立本平台的自然病程。

例如在当前品系、当前DSS批次和当前浓度下,分别观察Day 2、Day 4、Day 5、Day 7的体重、粪便、隐血、结肠镜和组织变化。

随后找到一个能够满足三个条件的治疗窗口:疾病已经明确形成,动物一般状态仍然可控,后面还保留足够药效改善空间。

如果治疗开始太早,研究容易偏向预防。

如果治疗开始太晚,动物已经出现严重溃疡、脱水和大量隐窝丢失,候选药可能面对接近不可逆的损伤,动态范围反而不足。

对于不同MOA,治疗起点还可以不同。

快速抗炎药可以在明确炎症和便血形成后介入;黏膜修复药可以在DSS撤除或损伤高峰后开始;长期疾病修改药则更适合在慢性DSS已经经历一个或多个活动周期后进入。

治疗时间本身就是药效设计的一部分。

SECTION 09

09

慢性DSS应该连续低剂量还是反复周期

慢性DSS常见两种思路,一种是较低强度DSS持续较长时间,另一种是DSS和清水交替多个周期。

两种设计产生的疾病压力并不完全相同。

持续低剂量DSS让上皮长期处在持续刺激中,病程相对连续,适合研究长期屏障压力和持续炎症。

反复周期则更接近“活动—恢复—再活动”的模式。每次DSS造成一次损伤,每次清水期又提供一定修复机会,多个周期以后可以观察组织是否逐渐从可恢复状态走向慢性异常。

对于主打减少复发、促进长期黏膜恢复和疾病修改的产品,周期性模型通常更有信息。

不过周期越多,实验变异也越大。

第一周期中动物之间轻微的疾病严重度差异,到了第三、第四周期可能已经被明显放大。因此慢性项目更需要治疗前分层、饮水监测、批次控制以及必要的内镜纵向评价。

慢性并不意味着简单把实验时间拉长。

真正增加的是对模型质量控制的要求。

SECTION 10

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治疗期间继续DSS还是停DSS会得到完全不同的结论

这是DSS实验里非常值得提前确定的一项设计。

1、治疗期间继续给予DSS

动物继续面对持续上皮损伤,候选药需要在疾病驱动因素仍然存在的情况下发挥作用。

这种设计的挑战强度较高,适合评价抗炎、上皮保护以及部分疾病修改产品。

如果候选药在持续DSS背景下仍能稳定改善病理,说明药效比较强。

2、停止DSS以后开始治疗

此时模型进入恢复期,更适合评价黏膜愈合和组织修复。

问题在于模型会自然恢复,所以必须保留同期自然恢复组。

3、慢性模型中继续下一周期挑战

这可以进一步评价候选药能不能减少复发严重度。

例如治疗在第一个周期后开始,随后动物仍然接受第二和第三次DSS。候选药如果使后续每次DAI峰值逐渐降低,同时组织修复更完整,就更接近长期疾病控制。

因此,方案中一句“造模后给药”远远不够。

DSS在给药期间是否继续存在,会直接决定实验回答的是抗损伤、治疗炎症、促进修复还是减少复发。

SECTION 11

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DSS浓度越高为什么不代表模型越好

DSS浓度是模型严重度的重要因素,但药效模型并不追求最高强度。

浓度过低时,模型组可能只有轻微软便和有限组织损伤,候选药缺乏充分动态范围。

浓度过高以后,动物可能迅速出现严重便血、脱水、体重骤降甚至死亡。此时大量病理来自极端化学损伤,真正留给候选药的可逆空间反而缩小。

高死亡还会引入生存者偏倚。

最严重的动物提前死亡,最后进入终末病理分析的反而是一批相对轻症动物,使结果进一步难以解释。

所以DSS浓度的选择原则应该是稳定、可重复、疾病程度适中,并且能够保留足够治疗窗口。

正式候选物确认以前,建议先使用当前动物品系和当前DSS批次做剂量探索,不要因为文献最常见3%就机械固定3%。

同一个数字在不同实验室可能代表完全不同的病情。

SECTION 12

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同样浓度DSS为什么不同实验室严重度差别很大

DSS模型对实验条件非常敏感。

影响因素包括DSS分子量、厂家和批次、动物品系和亚系、年龄、性别、体重、微生物环境、饲养密度、水源以及饮水方式。

其中DSS批次尤其容易被低估。

不同批次之间实际致炎能力可能存在明显差异,所以一项长期候选药研究最好提前准备足够同批次DSS,避免项目中途更换批次。

动物来源同样重要。

即使都是C57BL/6,不同供应商动物的肠道菌群也可能不同,而菌群会进一步影响屏障、免疫和DSS敏感性。

这也是为什么“我们完全照着文献做了3% DSS,模型却比文献重很多”并不奇怪。

DSS模型真正需要标准化的是整个系统,而不只是浓度和天数。

SECTION 13

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饮水量为什么必须进入DSS模型质量控制

DSS通过自由饮水进入动物体内,所以水瓶里的DSS浓度并不等于动物真正接受的DSS剂量。

这一点对药效研究非常重要。

候选药可能改变口渴、摄食、活动、胃肠功能或者一般状态,进而改变饮水量。如果候选药组每天喝的DSS水明显少于模型组,从造模阶段开始,两组实际疾病刺激就已经不同。

最后候选药组体重下降少、便血轻、组织病理改善,很可能混入“DSS实际摄入较少”的贡献。

因此正式项目至少建议记录笼水平饮水量,并根据每笼动物数量和体重变化进行基本核对。

如果不同治疗组饮水差异非常明显,需要在药效解释中主动处理。

对于会直接影响摄食、体液平衡或者中枢行为的候选药,这一点尤其重要。

DSS模型里,饮水量不是一个普通饲养记录,它属于造模暴露的一部分。

SECTION 14

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DAI应该怎么用,为什么不能单独承担主要终点

疾病活动指数(DAI)非常方便,通常综合体重下降、粪便性状和便血等信息,可以每天连续观察疾病变化。

它非常适合监测病程和治疗起效时间。

问题在于DAI本身是一个复合指标。

体重下降可能来自结肠炎,也可能受到药物食欲、代谢、脱水和全身毒性的影响;粪便性状受到肠道运动和饮食影响;便血虽然与黏膜损伤相关,却也不能直接告诉我们溃疡面积和隐窝结构。

所以正式药效更适合把DAI作为纵向临床样表型,同时保留独立组织和功能终点。

对于急性候选物筛选,DAI可以拥有较高权重。

进入候选物确认以后,组织学、内镜、屏障、局部PD和必要的局部PK应该逐渐提高权重。

这样才能避免一个候选药只是让动物少拉一点稀便,就被扩大成“黏膜炎症已经恢复”。

SECTION 15

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结肠长度很稳定,但它能回答的问题其实有限

结肠缩短是DSS模型非常经典的终点。

严重炎症、肌层变化和组织收缩都会影响结肠长度,因此模型组通常明显短于正常组。

它的优势是操作简单、相对客观,也不太依赖主观评分。

但结肠长度属于非常粗的器官层指标。

候选药让结肠长度恢复,并不能告诉我们隐窝结构、上皮完整性、炎症细胞和黏膜屏障分别发生了什么。

不同MOA药物也可能出现明显不同的“结肠长度—病理”关系。

因此结肠长度很适合承担模型完整性和辅助药效证据,却很少适合作为正式候选药唯一主要终点。

它应该和组织学以及真正与候选药机制相关的功能指标一起解释。

SECTION 16

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急性和慢性DSS的组织学评价为什么不能完全照搬

急性DSS组织学重点通常集中在上皮破坏和急性炎症。

可以评价上皮丢失、隐窝损伤、溃疡范围、炎症细胞浸润以及损伤深度。

慢性模型里,除了这些活动性炎症,还需要增加结构恢复和长期重塑信息。

例如隐窝排列是否仍然紊乱,隐窝间距和结构是否异常,是否出现持续单核细胞和淋巴细胞浸润,黏膜是否经历反复异常再生,以及部分方案中有没有ECM沉积和纤维化。

如果慢性DSS做了6周,最后仍然只用一套强调急性中性粒细胞和溃疡的评分体系,就没有充分利用慢性模型增加的信息。

所以病理评分最好根据项目阶段提前设计。

急性模型强调damage和active inflammation。

慢性模型进一步增加chronicity和remodeling。

这两个维度需要分别看。

SECTION 17

17

抗炎和黏膜愈合为什么必须拆开评价

IBD药物开发中,一个越来越重要的问题是炎症控制以后黏膜究竟有没有真正恢复。

动物实验也应该把这两个层级拆开。

一个强力抗炎药可以迅速减少中性粒细胞和炎症介质,但已经形成的隐窝缺失和屏障破坏仍然需要时间恢复。

另一个上皮再生候选药可能对TNF-α影响并不特别强,却明显加快隐窝重建和屏障恢复。

如果所有药最后只比较MPO、TNF-α和IL-6,第二种药的真正优势很容易被低估。

可以把两类终点大致分开。

评价层级可以重点关注的内容
炎症控制炎症细胞、MPO、靶点相关细胞因子、局部免疫PD
黏膜愈合溃疡面积、上皮连续性、隐窝恢复、再生区、杯状细胞和黏液
屏障恢复肠通透性、紧密连接、黏液层、必要的离体屏障功能
器官状态DAI、结肠长度、内镜
长期疾病修改再次DSS挑战后的复发程度、慢性组织结构

这种拆法能够让不同MOA产品各自拥有合理的主要终点。

SECTION 18

18

做上皮屏障药应该增加哪些功能终点

上皮屏障类候选药在DSS中往往很容易获得漂亮结果,因为DSS本身首先攻击上皮。

这既是优势,也是一种模型偏好。

如果产品主打屏障恢复,不能只测ZO-1、Occludin或者Claudin表达。

这些蛋白属于结构和机制证据,真正的屏障最终需要体现在通透性上。

可以根据项目增加FITC-dextran等体内通透性实验,或者在条件允许时进一步进行离体屏障功能评价。

黏液层同样值得提高权重。

杯状细胞数量、AB-PAS、MUC2以及黏液层完整性可以帮助判断第一道防线是否恢复。

对于再生候选药,还可以关注隐窝增殖和上皮再生过程。

这样就能够形成完整链条:候选药命中目标以后,上皮结构恢复,真实通透性下降,肠腔成分进入固有层减少,炎症随后减轻。

这种证据明显强于“紧密连接蛋白上升”。

SECTION 19

19

慢性DSS什么时候值得加入纤维化和组织重塑

普通单周期DSS并不适合拿来证明抗肠纤维化。

真正纤维化需要反复炎症、成纤维细胞活化和ECM积累。

多个DSS周期以后,部分动物品系和方案可以逐渐出现更加明显的胶原沉积和组织重塑,这时才开始具有一定抗纤维化评价价值。

如果产品临床定位明确包含肠纤维化、狭窄或者长期ECM重塑,模型设计应该主动提高这一层病理。

除了Masson或Sirius Red,还可以增加胶原、Fibronectin、肌成纤维细胞以及真正组织结构的定量。

同时需要明确一个边界:UC和Crohn病的纤维化临床表现并不完全相同,而DSS仍然是一个具有强上皮化学损伤背景的模型。

因此真正的肠纤维化候选药,在慢性DSS获得PoC以后,往往还值得使用慢性TNBS/DNBS或其他更加适合组织重塑的第二模型继续确认。

SECTION 20

20

不同MOA候选药应该怎样选择急性还是慢性DSS

候选药定位急性DSS价值慢性DSS价值更建议的开发策略
广谱抗炎小分子很高急性PoC,慢性确认
JAK类很高急性看快速炎症,慢性看长期疾病控制
上皮屏障很高很高急性看保护,恢复期看修复
黏膜愈合中高很高DSS撤除恢复期或慢性模型
黏液层修复很高急性损伤+恢复阶段
抗氧化很高中高警惕与DSS化学损伤过度匹配
巨噬细胞/先天免疫很高急性DSS较敏感
T细胞特异药中低中高仍建议增加T细胞驱动模型
IL-23/Th17中等高于急性第二模型非常重要
淋巴细胞归巢较低中等更适合适应性免疫模型
抗纤维化较高需足够周期并增加正交模型
局部结肠制剂很高很高同步做局部PK/PD
菌群调节很高严格控制动物房和菌群背景
疾病修改型产品中等很高重点看多周期、复发和长期结构

这张表真正需要说明的是,慢性DSS并不会自动解决所有模型匹配问题。

对于适应性免疫高度特异的候选药,慢性DSS只是比急性DSS增加了一部分免疫和组织复杂度,后面仍然可能需要另一套病理入口。

SECTION 21

21

阳性药为什么也要跟着候选药重新选择

结肠炎动物实验很容易固定一个美沙拉嗪或者糖皮质激素作为所有项目的阳性药。

对于模型验证可以,但到了候选物确认阶段还需要进一步考虑产品定位。

广谱抗炎候选药可以和临床常用抗炎药比较疾病活动和组织学。

局部结肠制剂则更值得选择同样具有局部肠道作用特点的参照。

高度靶向的免疫候选药,如果鼠源靶点和临床药物存在物种差异,还需要提前解决surrogate molecule或者靶点交叉反应问题。

慢性DSS项目中的阳性药还要考虑给药周期。

急性药理有效,并不意味着长达数周连续治疗仍然具有相同药效和耐受。

所以阳性药需要承担两个任务:证明当前模型具有临床已知药理响应,同时帮助判断候选药究竟在哪一层形成产品差异。

SECTION 22

22

口服和结肠局部药为什么要增加局部PK/PD

IBD尤其适合局部肠道药物开发。

这类产品的血浆暴露低,有时恰恰是优势。

如果药物主要希望作用结肠黏膜,真正关键的是病灶区域能不能达到足够局部浓度,并维持足够时间。

所以候选物确认阶段可以进一步建立血浆、结肠组织、必要的肠内容物暴露和局部target engagement之间的关系。

对于肠溶或结肠靶向制剂,还需要考虑疾病状态本身会改变胃肠动力、pH、黏膜屏障和局部滞留时间。

健康动物中释放位置正确,并不保证DSS结肠炎动物中仍然具有相同局部PK。

如果最终能够看到较低系统暴露下,结肠局部达到有效浓度,目标PD被命中,随后黏膜炎症和屏障同步改善,这类证据对局部药物的开发价值非常高。

SECTION 23

23

DSS第一模型阳性以后第二模型怎么选

第二模型应该主动解决DSS最明显的模型偏倚。

如果候选药是上皮屏障药,DSS阳性以后可以进入T细胞转移或IL-10缺失等免疫驱动环境,判断药物在没有直接DSS化学刺激时是否仍能通过修复屏障打断慢性炎症。

如果产品属于T细胞、IL-23/Th17或者淋巴细胞迁移方向,第一轮DSS获得基础PoC以后,第二模型更应该提高适应性免疫权重。

如果候选药主打抗纤维化,则可以进入慢性TNBS/DNBS或其他长期重塑体系。

如果产品主打局部黏膜愈合,可以让第一模型解决急性损伤,第二阶段重点进入DSS撤除恢复期和再挑战,观察组织能否真正恢复,并且下一次疾病是否减轻。

第一模型结果更有价值的后续模型主要解决的问题
急性DSS阳性慢性DSS长期疾病控制
DSS上皮保护阳性T细胞转移/IL-10缺失排除化学损伤过度匹配
DSS广谱抗炎阳性TNBS/DNBS改变炎症入口和组织层次
IL-23/Th17候选药T细胞相关模型提高靶点病理相关性
黏膜修复药DSS恢复期直接看组织再生
抗纤维化药慢性TNBS/DNBS增加ECM重塑
菌群产品菌群高度敏感模型宿主—微生物机制
局部制剂疾病动物PK/PD验证病灶实际暴露

第二模型的目的,是让候选药离开第一套最容易出结果的疾病环境以后再接受一次挑战。

SECTION 24

24

急性和慢性DSS最常见的实验设计误区

1、看到“DSS结肠炎模型”就固定使用同一个浓度和周期,没有先明确候选药准备治疗急性炎症、黏膜修复还是长期疾病。

2、从DSS第一天开始给药,却把结果直接解释为治疗已经形成的UC,预防性保护和治疗性药效没有分开。

3、DSS撤除以后开始给药,却没有设置同期自然恢复对照,把模型自身修复全部算进候选药药效。

4、慢性DSS只是把单次DSS时间简单拉长,没有真正设计损伤—恢复循环,也没有增加慢性结构终点。

5、DSS浓度追求越高越好,导致严重脱水、死亡和ceiling effect,反而压缩药效窗口。

6、跨批次直接更换DSS厂家或批号,没有重新做模型严重度确认。

7、只记录水瓶DSS浓度,没有监测不同组实际饮水差异。

8、候选药影响食欲、口渴或胃肠动力,却没有考虑其对DSS实际摄入量的影响。

9、DAI作为唯一主要终点,缺少组织学和局部PD支持。

10、结肠长度恢复就定义黏膜愈合,没有真正评价溃疡、隐窝和屏障功能。

11、只做TNF-α、IL-6和MPO,就把整个药效定义为UC改善,炎症控制和组织修复没有拆开。

12、上皮屏障药只测ZO-1、Occludin,没有真实通透性评价。

13、慢性DSS仍然使用完全相同的急性组织学评分,没有把慢性结构异常和重塑纳入。

14、抗纤维化药使用单周期急性DSS,模型中根本没有形成足够ECM动态范围。

15、T细胞靶向候选药急性DSS效果一般,就直接判定靶点无效,模型中目标免疫环节权重不足的问题没有排除。

16、生物药没有确认鼠源靶点交叉反应,就直接进入普通DSS。

17、菌群类产品不同实验组来自不同笼位、供应商或动物批次,模型微生物背景本身已经不一致。

18、所有药物统一在Day 7取材,没有根据候选药MOA选择真正的PD和病理窗口。

19、局部肠道药物只测血浆PK,看不到真正结肠病灶暴露。

20、急性DSS阳性以后继续做另一种浓度DSS,没有通过第二模型增加新的开发信息。

SECTION 25

25

一套更完整的结肠炎候选药开发路线

1、先确定产品准备解决哪一层疾病问题

项目开始时先明确候选药属于快速抗炎、上皮保护、黏膜愈合、适应性免疫、菌群调节、抗纤维化还是长期疾病修改。

这一项决定急性DSS还是慢性DSS应该拥有更高优先级。

2、早期用急性DSS建立高效率PoC

对于大多数候选物,可以先利用成熟单周期DSS快速比较剂量反应、局部PD和基础疾病药效。

这一步主要解决有没有体内活性。

3、先建立本平台DSS自然病程

在正式药效前明确不同DSS浓度下体重、DAI、组织损伤和恢复速度。

根据当前动物和DSS批次找到合适动态范围。

4、监测实际DSS暴露

记录饮水量并保持水源、饮水瓶和配液方式一致。

对于明显影响摄食和饮水的候选药,提前评估这项模型偏倚。

5、早期PoC可以保留预防性给药

如果目的是快速验证机制,可以在DSS开始时同步治疗。

但结论需要明确限定为阻止疾病建立或减轻初始损伤。

6、候选物确认进入治疗性给药

先让动物形成明确结肠炎,再进行分层随机和治疗。

这样开始回答药物能不能治疗既有疾病。

7、把炎症和黏膜修复拆成两个层级

抗炎药优先看目标免疫PD和组织炎症。

黏膜愈合药提高上皮、隐窝和屏障功能权重。

根据产品重新确定primary endpoint。

8、需要时加入纵向结肠镜

在同一动物中观察治疗前病情、治疗后溃疡和黏膜恢复,可以减少单纯终末取材造成的个体差异。

同时可以用于治疗前严重度分层。

9、候选物确认升级到慢性DSS

对于长期治疗产品,通过多个损伤—恢复周期观察持续药效。

这时开始关注疾病活动峰值是否下降、恢复是否加快以及组织结构是否逐渐改善。

10、慢性模型增加真正的慢性终点

包括持续隐窝异常、单核细胞浸润、异常再生和必要的ECM重塑。

不要只把急性指标重复很多次。

11、局部药物建立结肠PK/PD

同步获得结肠组织和血浆暴露,并将局部浓度与target engagement对应。

对于结肠靶向制剂尤其重要。

12、根据候选药选择临床参照

阳性药使用符合当前MOA和给药周期的方案。

不要让一个固定参考药承担所有药理验证。

13、第一模型阳性以后主动改变病理入口

上皮药进入免疫驱动模型,T细胞药进入适应性免疫模型,抗纤维化药进入长期ECM重塑模型。

第二模型解决第一模型没有证明的问题。

14、长期产品增加再挑战

动物缓解以后再次给予DSS,观察候选药能否降低复发严重度。

这对疾病修改和维持治疗产品尤其有价值。

15、必要时进入停药观察

长期治疗后停药,再观察疾病是否迅速反弹。

持续药理抑制和真正改变疾病状态可以因此进一步拆开。

16、最终形成剂量—局部暴露—PD—组织—功能关系

企业最终真正需要的结论应逐渐从“50 mg/kg有效”升级成:什么结肠组织暴露能够命中靶点,炎症和黏膜分别在什么时间改善,继续提高剂量后是否进入平台,以及长期给药能否减少下一轮疾病复发。

一套比较扎实的候选药证据链最终可以形成:药物首先在急性DSS中证明基础体内活性,随后在疾病形成以后进行治疗仍然能够命中目标PD并改善组织病理;进入慢性反复损伤后,药效能够持续,同时黏膜修复和长期结构异常得到改善;更换病理入口以后,核心药效仍然保留。

到了这一层,急性DSS和慢性DSS才真正完成各自应该承担的开发任务。

SECTION 26

26

博恩生物可以为结肠炎候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药定位选择急性或慢性DSS

结合产品属于快速抗炎、上皮保护、黏膜愈合、慢性疾病修改、局部结肠药还是抗纤维化方向,确定DSS周期和主要药效窗口。

2、可以建立标准化急性DSS模型

通过预实验优化DSS浓度、暴露时间和动物品系条件,建立具有稳定DAI、便血和组织病理动态范围的早期PoC体系。

3、可以建立慢性反复DSS模型

通过多个DSS—恢复周期形成持续结肠炎和反复损伤修复,用于长期治疗、疾病修改和复发相关候选药评价。

4、可以设计预防性和治疗性两种给药窗口

早期机制研究可以评价疾病建立前后的保护作用,候选物确认进一步等待明确结肠炎形成后再开始治疗,帮助区分预防和治疗药效。

5、可以建立DSS恢复期黏膜愈合模型

在停止DSS后观察候选药对隐窝再生、上皮恢复、黏液层和屏障功能的影响,同时设置自然恢复对照。

6、可以监测DSS实际暴露相关变量

记录饮水、体重、一般状态并固定DSS批次、配制和饮水条件,降低不同治疗组DSS摄入差异造成的模型偏倚。

7、可以开展DAI和结肠宏观评价

连续观察体重、粪便、出血和疾病活动,并结合结肠长度等器官层结果评价病程。

8、可以开展标准化组织病理

根据急性或慢性模型分别评价上皮损伤、隐窝、炎症、溃疡、异常再生和慢性组织重塑,避免两类模型完全使用同一套病理逻辑。

9、可以增加黏膜愈合和屏障功能评价

根据候选药MOA评价上皮连续性、杯状细胞、黏液、紧密连接以及真实肠通透性,将炎症下降进一步连接到屏障恢复。

10、可以根据项目增加结肠镜纵向评价

观察治疗前疾病严重度以及治疗后的溃疡、出血和黏膜恢复,为长期项目提供同一动物纵向病程信息。

11、可以开展局部免疫和靶点PD

根据候选药选择中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞或相关细胞因子和信号,而不固定使用同一套炎症指标。

12、可以开展慢性组织重塑和纤维化评价

针对长期候选药,在合适慢性模型中增加ECM、胶原和成纤维细胞相关终点,并根据需要进一步进入正交纤维化模型。

13、可以开展结肠组织PK/PD

针对口服和局部结肠制剂同步评价血浆与结肠组织暴露,将有效剂量转化为实际病灶浓度和target engagement。

14、可以根据候选药选择第二模型

DSS阳性以后,根据剩余风险进一步进入TNBS/DNBS、T细胞转移、IL-10缺失或其他更加适合的慢性免疫模型。

15、可以为维持治疗产品设计复发和再挑战

在疾病缓解以后再次给予DSS,评价候选药是否降低后续疾病活动强度,并根据项目进一步观察停药后的持续性。

急性DSS和慢性DSS真正需要解决的,并不是哪个模型“更高级”。

早期候选药开发最需要效率,单周期DSS能够快速把上皮损伤和急性炎症做出来,非常适合帮助企业从大量候选物中筛出真正具有体内活性的分子。

当产品进一步向临床定位靠近,问题就会开始变化。

候选药是否只能减轻一次急性化学损伤,还是能够治疗已经形成的黏膜炎症;DSS停止以后,药物能不能真正加快隐窝和屏障恢复;下一轮损伤再次出现时,疾病还会不会同样严重;连续数周治疗以后,组织结构有没有真正得到改善。

这些问题需要慢性DSS、恢复期和再挑战设计逐渐接进来。

所以急性DSS更适合回答“这个药有没有基础体内药效”,慢性DSS更适合继续回答“这种药效能不能进入长期疾病过程”。

对于高度特异的免疫靶点,两种DSS都还可能存在模型边界,需要再用另一种免疫驱动模型进行正交确认。

最终真正有开发价值的方案,是让模型跟着候选药一起升级。

候选物还多的时候,用急性DSS提高效率;核心候选物确定以后,治疗时间向疾病形成后移动,增加黏膜愈合和局部PK/PD;准备做长期疾病修改时,再进入慢性反复损伤、复发和第二模型。

这样DSS就不再只是一个“喝几天药水、看看结肠长度”的常规模型。

它会成为一套可以根据候选药开发阶段逐步调整的工具,帮助企业真正判断这个药到底只会挡住一次急性损伤,还是有机会改变结肠炎长期反复发生的病程。

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