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Basic Scientific Research
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IBS-D模型:WAS还是TNBS炎症后模型更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

IBS-D候选药做到动物阶段,经常会在两类模型之间犹豫:一类是水回避应激(Water Avoidance Stress,WAS),另一类是TNBS诱导结肠炎后进入恢复期形成的炎症后IBS模型。

两种模型最后都可以出现结直肠扩张(Colorectal Distension,CRD)诱发的内脏高敏,也都可能伴随排便增加、粪便含水量变化、屏障异常和肥大细胞活化,因此只看最终检测指标,很容易觉得它们差别并不大。

但真正放到候选药开发里,两套模型模拟的是完全不同的疾病入口。

WAS首先制造的是持续心理应激。动物处在无法逃离、又需要持续保持警觉的环境中,脑—肠轴、下丘脑—垂体—肾上腺轴(HPA轴)、促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)、自主神经、肥大细胞和肠神经系统随之发生变化。结肠组织通常不会出现类似活动性结肠炎的大面积溃疡,却可以形成内脏高敏、排便加快和轻度屏障异常。因此它更接近“应激把肠道感觉和动力调乱了”这一类IBS-D。

TNBS炎症后模型走的是另一条路线。动物先经历一次真正的结肠炎,急性期可以出现黏膜损伤、炎症浸润甚至明显溃疡。经过一段恢复期以后,显性炎症逐渐消退,但一部分动物的感觉神经敏化、肥大细胞活化、屏障异常以及异常肠动力并没有同步恢复,CRD刺激下仍然表现出持续高敏。这时研究的才是post-inflammatory IBS,也就是临床上更接近感染或炎症事件之后长期遗留的腹痛和排便异常。

所以WAS和TNBS炎症后模型真正需要比较的,并不是哪一个AWR升得更高,也不是哪一个模型更容易做成功。

更关键的是候选药准备解决哪一类IBS-D患者。

如果产品作用于CRF、HPA轴、应激神经环路、神经—肥大细胞通讯或者应激诱发肠动力异常,WAS通常更容易把产品价值做出来。如果候选药重点作用炎症后神经敏化、低度黏膜免疫、肥大细胞—感觉神经轴或者损伤后屏障异常,TNBS炎症后模型可能提供更直接的病理背景。

而对于真正准备覆盖较广IBS-D人群的候选药,一个模型阳性以后,再换另一种病理入口进行确认,往往比继续提高同一模型的刺激强度更有开发价值。

导读

一、IBS-D动物模型真正需要模拟什么

二、WAS和TNBS炎症后模型的病理入口有多大差别

三、WAS究竟怎样把心理应激转化成肠道症状

四、为什么WAS可以没有明显结肠炎,却出现持续内脏高敏

五、急性WAS和反复WAS适合回答的问题并不相同

六、TNBS炎症后模型为什么必须先经历一次真正的结肠炎

七、TNBS做到什么时候才算进入炎症后IBS阶段

八、为什么TNBS急性期给药很容易把抗结肠炎做成抗IBS

九、WAS和TNBS炎症后模型应该怎样根据候选药MOA选择

十、IBS-D的腹泻和内脏高敏为什么必须拆开评价

十一、CRD应该怎样成为两套模型共同的核心功能终点

十二、AWR和VMR/EMG应该怎么选

十三、粪便含水量、排便次数和肠道转运分别回答什么

十四、肥大细胞为什么是两套模型的交叉点,却不是同一种病理来源

十五、肠屏障异常在WAS和TNBS炎症后模型中意味着什么

十六、抗炎药为什么特别容易在TNBS模型中出现解释偏差

十七、CRF、5-HT和脑—肠轴候选药为什么容易在WAS中获得优势

十八、内脏镇痛药为什么必须排除镇静和肌松

十九、治疗什么时候开始决定实验是在做预防还是治疗

二十、两套模型的阳性药为什么不能固定使用同一种

二十一、PK/PD应该根据中枢、外周还是肠腔作用重新设计

二十二、性别、品系和环境为什么会明显改变IBS模型窗口

二十三、第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

二十四、WAS和TNBS炎症后模型最常见的实验设计误区

二十五、一套更完整的IBS-D候选药开发路线

二十六、博恩生物可以为IBS-D候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

IBS-D动物模型真正需要模拟什么

IBS-D和炎症性肠病最大的区别之一,是很多患者并不存在足以解释症状的明显器质性损伤。临床真正困扰患者的通常是反复腹痛,同时伴随排便频率增加、粪便变稀等排便模式改变。部分患者还存在明显的应激相关症状加重、内脏高敏、轻度屏障异常、肥大细胞活化和菌群变化。

因此IBS-D动物模型很难像DSS结肠炎那样通过一个明显的组织病灶来定义成功。

真正有价值的模型需要在没有严重活动性肠炎的前提下,稳定形成至少一个与临床高度相关的核心功能异常,其中内脏高敏通常是最重要的一层。如果产品本身主打腹泻控制,还需要进一步形成相应的排便和动力表型。

这也意味着IBS-D模型不能只追求“症状越重越好”。

如果动物出现大片黏膜溃疡、明显组织水肿和大量炎症细胞浸润,CRD反应虽然可能非常高,但疼痛很可能主要来自持续结肠炎。模型严重度继续提高,反而可能逐渐离开IBS。

所以IBS-D模型的难点恰恰在于病理需要足够明显,却又不能明显到变成另一种疾病。

SECTION 02

02

WAS和TNBS炎症后模型的病理入口有多大差别

可以把两种模型先放在同一张表里看。

比较维度WAS模型TNBS炎症后模型
初始疾病入口心理应激一次急性结肠炎
核心驱动脑—肠轴、CRF/HPA轴、自主神经炎症后神经敏化、低度免疫和屏障异常
是否先出现明显结肠炎通常不需要需要
模型成熟标志应激后持续高敏及排便异常明显炎症消退后仍存在高敏
内脏高敏常见常见
排便加快常见,受方案影响可出现,个体和时间依赖明显
肥大细胞可明显活化可在炎症后阶段持续异常
屏障异常通常较轻,具有应激相关性可作为炎症后的遗留异常
主要临床映射应激相关IBS-Dpost-inflammatory IBS
主要模型风险过度偏向应激轴急性炎症残留造成假IBS
周期相对较短通常更长
适合产品脑—肠轴、CRF、神经免疫、应激型高敏炎症后高敏、肥大细胞、屏障和外周神经

两种模型最后都可以出现“CRD以后AWR升高”,但上游原因并不一样。

所以一个候选药在WAS中明显有效、在TNBS炎症后模型中作用一般,不一定说明第二次实验失败。它也可能暴露了产品真正的作用边界:这个药更加擅长处理应激驱动的内脏高敏,对炎症后外周神经重塑作用有限。

从企业角度看,这种差异本身就是产品信息。

SECTION 03

03

WAS究竟怎样把心理应激转化成肠道症状

WAS模型通常让动物站在水面上方的小平台上。动物不会直接浸水,却处在一个无法正常逃离、需要持续保持警觉的环境中。

这种设计的核心不是制造物理肠道损伤,而是持续激活应激反应。

反复WAS以后,CRF和HPA轴活动可以发生改变,同时中枢杏仁核、下丘脑以及其他参与应激和疼痛处理的区域也会参与。外周自主神经和肠神经系统随之受到影响,结肠动力、分泌和感觉阈值都可能改变。

另一方面,CRF相关信号也能够作用于肠道局部。肥大细胞活化以后释放组胺、蛋白酶和其他介质,邻近感觉神经末梢受到持续刺激,TRPV1等痛觉相关通路进一步敏化。与此同时,紧密连接和黏膜通透性也可能发生轻度改变,使肠腔信号更容易接触固有层免疫和神经结构。

因此WAS并不是“把动物吓一下,然后肚子疼”。

真正形成的是一条较完整的应激—神经—免疫—屏障—内脏感觉链条。

这也是为什么它特别适合脑—肠轴候选药。

SECTION 04

04

为什么WAS可以没有明显结肠炎,却出现持续内脏高敏

IBS研究非常容易陷入一个思维惯性:组织学没有严重炎症,动物为什么会疼?

内脏感觉并不要求组织持续存在明显溃疡才会增强。

感觉神经末梢的阈值本身可以发生变化。肥大细胞释放的组胺和蛋白酶、肠上皮释放的介质、神经递质以及中枢痛觉调控改变,都可能让原本不会产生明显疼痛的结肠扩张变成强烈刺激。

因此WAS动物可以在HE相对正常或者只存在非常轻微黏膜异常的情况下,对20~40 mmHg等较低CRD压力产生明显增强的反应。

这反而更接近IBS需要模拟的核心矛盾:组织结构没有严重破坏,但内脏感觉系统对正常生理刺激的解释发生了变化。

对于开发内脏高敏候选药,这种模型窗口非常重要。

SECTION 05

05

急性WAS和反复WAS适合回答的问题并不相同

WAS并不是一个固定“做10天”的模型。

单次或者短期WAS就可以诱发应激反应,并在部分条件下改变内脏敏感性。这类设计适合快速判断候选药能不能抑制stress-induced visceral hypersensitivity,尤其适合CRF、急性神经调节以及快速作用候选药。

反复WAS则会让病理逐渐向持续脑—肠轴异常推进。随着应激重复,动物可能进一步出现通透性变化、肥大细胞异常、菌群变化和肠动力紊乱,因此更适合需要长期调节脑—肠轴或者神经免疫的候选药。

但反复应激也存在一个问题。

动物可能逐渐产生适应,不同品系、性别甚至实验室环境都会影响这种适应速度。如果10天WAS做到后期模型表型反而变弱,不一定是操作失误,也可能说明当前动物对刺激产生了habituation。

所以WAS周期应该由本平台的CRD和排便时间轴确定,而不宜机械复制文献天数。

SECTION 06

06

TNBS炎症后模型为什么必须先经历一次真正的结肠炎

TNBS炎症后模型的价值来自“炎症已经过去,但症状没有完全过去”。

因此它必须先有一个真实的急性炎症阶段。

TNBS通常通过结肠局部给予,在乙醇等辅助条件下破坏黏膜并诱导免疫反应。急性期动物可以出现明显结肠炎、体重变化和组织损伤。

随后模型进入恢复。

正常情况下,黏膜损伤逐渐修复,明显炎症下降。但部分动物在组织学已经大幅恢复以后,CRD反应仍然持续升高,局部肥大细胞、感觉神经和屏障功能仍可能保持异常。

这种“结构炎症和症状恢复不同步”的状态,才是TNBS post-inflammatory模型真正想模拟的内容。

所以TNBS本身只是第一步。

真正的IBS模型出现在炎症后的时间窗口。

SECTION 07

07

TNBS做到什么时候才算进入炎症后IBS阶段

这是整个TNBS模型最重要的质量控制。

判断标准不能只看“距离TNBS已经过去14天”或者“文献说第28天就是PI-IBS”。

不同剂量、动物品系、性别和TNBS操作条件都会改变炎症恢复速度。

真正应该确认的是两个条件同时成立。

第一,明显活动性结肠炎已经基本退出。组织学不再存在大面积溃疡、明显黏膜坏死和强烈炎症细胞浸润,MPO等急性炎症指标也应显著回落。

第二,IBS相关功能异常仍然存在。动物在CRD下仍表现出稳定内脏高敏,必要时还伴随排便、通透性、肥大细胞或者神经敏化异常。

如果只满足第一条,动物可能已经完全恢复,模型没有足够动态范围。

如果只满足第二条,而组织仍有严重炎症,高敏又很可能只是活动性结肠炎疼痛。

真正好用的PI-IBS窗口就在两者之间。

SECTION 08

08

为什么TNBS急性期给药很容易把抗结肠炎做成抗IBS

假设TNBS当天开始给予候选药,药物显著减轻了急性结肠炎。

四周以后,候选药组CRD高敏也明显低于模型组。

这个结果很容易被写成“候选药治疗PI-IBS”。

但因果链里存在一个很大的问题。

候选药可能只是让最初的结肠炎更轻。急性黏膜损伤少、神经暴露和免疫刺激也少,后面自然不容易形成严重炎症后高敏。

这类设计更接近预防PI-IBS形成。

如果产品未来希望治疗已经存在的post-inflammatory IBS,更有价值的方案是等明显结肠炎基本恢复,同时确认持续内脏高敏已经形成,再开始给药。

此时药物需要真正逆转已经建立的神经敏化、低度免疫或者屏障异常。

两种设计都可以做,但结论需要严格区分。

SECTION 09

09

WAS和TNBS炎症后模型应该怎样根据候选药MOA选择

候选药方向WAS优先级TNBS炎症后优先级模型选择逻辑
CRF/CRF1R很高中等WAS与应激轴直接匹配
HPA轴调节很高中等优先应激模型
中枢脑—肠轴很高中等WAS更容易体现中枢调控
5-HT相关很高需根据受体和作用部位进一步拆分
肥大细胞很高很高两模型都适合,但上游来源不同
TRPV1/感觉神经很高很高建议两模型交叉验证
外周内脏镇痛很高很高CRD为共同核心终点
肠屏障修复很高PI-IBS可强化损伤后屏障背景
抗低度炎症中高很高需确认TNBS显性炎症已经消退
广谱抗炎中等高风险TNBS中尤其容易混入抗结肠炎
抗应激/抗焦虑很高较低WAS具有明显模型匹配优势
肠动力调节很高需要同步排便与转运
菌群/代谢物后续可增加患者FMT模型
PI-IBS专门产品中等很高TNBS后模型更直接
泛IBS-D产品第一模型阳性后建议互换验证

这张表并不意味着某个靶点只能做一个模型。

它更适合帮助决定第一轮把哪一个模型放在最高优先级。

候选物进入后期以后,两种病理入口的交叉验证往往更有价值。

SECTION 10

10

IBS-D的腹泻和内脏高敏为什么必须拆开评价

IBS-D动物实验最容易出现的另一个问题,是把所有症状统一写成“IBS-D改善”。

实际上腹泻和腹痛对应的是两套可以部分独立的生理过程。

排便频率和粪便含水量更多受到肠道动力、分泌和水电解质转运影响。内脏高敏则主要反映肠壁机械刺激经过感觉神经、脊髓和中枢处理以后产生的疼痛反应。

一个候选药完全可能把排便恢复得非常漂亮,却对CRD高敏没有明显作用。

例如强力降低结肠动力的药可以减少排便和粪便含水量,但患者腹痛可能仍然存在。反过来,一个作用感觉神经的药物能够明显降低内脏痛,却未必改变每天排便次数。

所以候选药应该先明确产品定位。

主打腹痛的药,CRD相关内脏高敏需要拥有更高终点权重;主打腹泻控制的药,应提高粪便和动力终点;希望做global IBS-D improvement的产品,则至少需要证明两条功能轴中的主要临床问题都获得改善。

SECTION 11

11

CRD应该怎样成为两套模型共同的核心功能终点

WAS和TNBS炎症后模型最大的共同点,是都可以通过CRD量化内脏敏感性。

CRD的价值来自标准化刺激。

通过向结直肠球囊施加不同压力,可以建立一条压力—反应曲线。正常动物在较低压力下反应很弱,随着压力提高,腹部收缩和防御反应逐渐增加。

内脏高敏动物的曲线会发生左移。

它们在较低压力下已经出现明显反应,同样压力下反应强度也高于正常动物。

这种变化比只做一个最高压力更有价值。

如果只测60或80 mmHg,正常动物本身已经产生强烈反应,很容易出现天花板效应,候选药的真实改善空间被压缩。

因此正式候选物确认更适合使用多个CRD压力水平,既看低压力异常反应,也看完整刺激—反应关系。

SECTION 12

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AWR和VMR/EMG应该怎么选

腹部撤退反射(Abdominal Withdrawal Reflex,AWR)是IBS模型最常用的CRD评价方式之一。

它的优点是操作相对简单、成本较低、适合多个候选药和多个剂量快速评价。经过培训和盲法后,AWR可以形成较稳定的模型窗口。

它的局限主要来自评分仍然包含观察者判断。

候选物确认阶段可以进一步使用内脏运动反应(Visceromotor Response,VMR),通过腹肌肌电(EMG)定量CRD诱发的腹肌收缩强度。连续信号能够提供比离散评分更丰富的数据,也更适合计算压力—反应曲线和AUC。

但VMR也并非天然没有混杂。

如果候选药本身具有肌松作用,腹肌EMG下降可能来自效应器肌肉被抑制,而不完全是内脏疼痛下降。

所以AWR和VMR解决的是测量客观性问题,药理混杂仍然需要通过独立功能实验排除。

SECTION 13

13

粪便含水量、排便次数和肠道转运分别回答什么

IBS-D里常见的几个“腹泻终点”其实不应该完全互换。

粪便含水量更直接反映最终排出的粪便水分状态。排便次数或粪便颗粒数反映一定时间内的排便输出,而胃肠或结肠转运则更接近动力过程。

同一种候选药在三个指标中的结果可能并不一致。

抗分泌药可能主要降低粪便含水量,动力调节药则可能显著延长转运和减少排便次数。某些感觉神经药甚至可以明显缓解CRD高敏,但对三个排便指标都影响有限。

因此企业项目最好根据候选药临床价值预先确定主要排便终点。

将多个指标全部检测以后再挑显著的一个作为“腹泻改善”,会让产品定位变得越来越模糊。

SECTION 14

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肥大细胞为什么是两套模型的交叉点,却不是同一种病理来源

WAS和TNBS炎症后模型都可能出现肥大细胞异常,因此肥大细胞靶向候选药看起来似乎两套模型都很合适。

但两者上游来源并不相同。

WAS中,肥大细胞更多位于应激—CRF—神经免疫这条链上。心理应激通过中枢和外周CRF相关信号改变肥大细胞状态,释放的组胺、蛋白酶和其他介质进一步敏化附近感觉神经。

TNBS炎症后模型中的肥大细胞异常则发生在真实炎症事件之后。急性组织损伤逐渐消退,部分神经免疫异常被保留下来,肥大细胞可能继续维持感觉神经的低阈值状态。

所以一个真正作用于肥大细胞下游共同效应环节的候选药,有机会在两种模型中都有效。

如果药物只阻断应激诱导的肥大细胞激活,上游更靠近WAS的一侧,模型间差异就可能更加明显。

这种跨模型差异本身可以帮助确定MOA到底作用在哪一层。

SECTION 15

15

肠屏障异常在WAS和TNBS炎症后模型中意味着什么

两种模型都可以出现肠通透性升高,但病理背景并不相同。

WAS中的屏障异常通常发生在心理应激和神经内分泌改变背景下,程度往往较轻,更接近IBS患者常见的功能性屏障调节异常。

TNBS炎症后模型则先经历真实黏膜损伤。显性炎症虽然已经恢复,但紧密连接、上皮功能和神经免疫环境可能仍然没有完全回到正常状态。

因此屏障候选药如果只在TNBS恢复模型中有效,需要继续判断它是在修复炎症后遗留损伤,还是能够处理更加纯粹的应激型屏障异常。

反过来,如果一个药在WAS和TNBS炎症后模型中都能降低通透性,并且内脏高敏同步恢复,说明它可能作用于两类IBS共有的barrier–sensory coupling。

这类跨病理入口结果通常具有更强开发价值。

SECTION 16

16

抗炎药为什么特别容易在TNBS模型中出现解释偏差

TNBS首先是一套非常经典的结肠炎诱导方法。

所以任何具有明显抗炎作用的候选药,在TNBS体系里都需要格外谨慎。

如果治疗开始太早,药物减轻急性TNBS炎症以后,后面整个神经敏化过程都会被削弱。终点时即使AWR恢复正常,也很难知道药物有没有真正治疗已经建立的PI-IBS。

即使治疗安排在恢复阶段,也需要确认此时显性炎症确实已经足够低。

如果模型组仍然存在明显MPO升高、大量组织浸润和溃疡,抗炎药继续发挥作用并不意外,最终的“内脏镇痛”可能仍然很大程度依赖抗结肠炎。

所以抗炎候选药使用TNBS post-inflammatory模型时,炎症消退证据应该比普通神经靶点药更加严格。

真正有价值的结果,是明显活动性炎症已经结束以后,药物仍然能够降低持续高敏。

SECTION 17

17

CRF、5-HT和脑—肠轴候选药为什么容易在WAS中获得优势

WAS直接从应激入口建立模型,因此与CRF/HPA轴相关候选药存在天然机制匹配。

如果药物能够降低CRF信号、调节应激神经环路或者改变自主神经输出,它很可能同时影响WAS诱导的高敏、排便和屏障异常。

这种结果可以非常清楚地证明候选药的机制PoC。

但进入正式候选物确认以后,还需要注意模型过度匹配。

一个只能阻断WAS应激反应的药物,离开应激诱发环境以后未必还能改善PI-IBS或者菌群驱动IBS。

5-HT类候选药同样需要区分作用层级。不同5-HT受体既参与肠动力,也参与感觉神经和中枢调节,一个药在WAS中同时改善粪便和CRD并不意味着所有作用都来自同一机制。

所以第一模型非常适合把最敏感的MOA做出来,第二模型则负责确认产品是否具有更广病理覆盖。

SECTION 18

18

内脏镇痛药为什么必须排除镇静和肌松

任何依赖动物行为或腹肌反应的内脏痛实验,都需要考虑候选药会不会直接降低动物反应能力。

如果药物具有明显镇静作用,动物面对CRD时行为减少,AWR自然可能下降。

如果药物具有肌松作用,VMR/EMG也可能下降,因为腹肌本身无法产生正常强度的收缩。

这两种情况都可以做出非常漂亮的“内脏镇痛”。

因此新型IBS-D内脏痛药最好同步评价自主活动、必要的运动协调和一般中枢状态。

如果候选药主打外周限制、不进入脑或者希望避免中枢副作用,这一层甚至可以成为产品差异化证据。

真正理想的内脏镇痛应该出现在动物保持正常觉醒和运动能力的暴露范围内。

SECTION 19

19

治疗什么时候开始决定实验是在做预防还是治疗

WAS和TNBS炎症后模型在给药时间上都存在类似的问题,但具体含义不同。

WAS第一天开始前就给药,可以回答候选药能不能抵抗应激造成的脑—肠轴紊乱,更偏预防和stress resilience。如果等多次WAS以后确认内脏高敏形成,再开始治疗,则更接近已经存在IBS症状后的干预。

TNBS模型的时间边界更严格。

急性结肠炎期开始给药,主要会混入抗炎和预防后遗高敏作用。只有等明显炎症消退、持续高敏形成以后再开始治疗,才更接近PI-IBS治疗。

所以企业方案中不能只写“造模期间给药”或“造模后给药”。

需要明确候选药介入时动物正处在什么病理阶段。

SECTION 20

20

两套模型的阳性药为什么不能固定使用同一种

IBS-D不存在一个能够在所有动物模型中同时完美验证腹痛、腹泻、脑—肠轴和炎症后高敏的阳性药。

阳性参照应该根据候选药主要解决的问题选择。

如果重点验证排便和肠动力,洛哌丁胺类参照可以很好地证明模型对抗动力药敏感,但它对IBS整体腹痛的代表性有限。

如果项目重点是5-HT3相关的IBS-D腹痛和排便,可以考虑与相应机制的临床药理参照进行比较。

对于专门做内脏高敏的项目,更重要的是选择在CRD压力—反应曲线上具有稳定作用,同时不会因为明显镇静造成假阳性的参照。

如果候选药强调低中枢副作用,还可以把现有中枢或广谱药物作为差异化对照。

阳性药真正承担的是当前模型和当前终点的药理验证,不需要每个IBS项目都固定同一种。

SECTION 21

21

PK/PD应该根据中枢、外周还是肠腔作用重新设计

IBS-D候选药的作用位置差异非常大。

脑—肠轴候选药可能需要进入特定中枢区域,单纯血浆暴露不足以证明药物能够调节中枢CRF或痛觉环路。

外周限制型内脏镇痛药则恰好希望脑暴露低,同时在结肠、肠系膜神经、DRG或者其他外周靶点达到有效浓度。

局部肠道药物又是第三种情况。候选药可能主要在肠腔或结肠黏膜发挥作用,血浆暴露低并不代表药效不足。

所以PK设计应该跟MOA一起进入方案。

最终最好形成实际暴露、target engagement和功能终点之间的对应关系。例如结肠局部达到一定浓度以后肥大细胞活化下降,随后CRD高敏改善;或者脑内目标暴露达到阈值以后WAS诱导的应激行为和内脏痛同步改变。

这类关系比单独证明某个mg/kg有效更有开发价值。

SECTION 22

22

性别、品系和环境为什么会明显改变IBS模型窗口

IBS本身存在明显的性别差异,内脏痛、应激反应和肠道功能都受到性激素以及应激轴影响。

WAS尤其容易受到这些因素影响。

不同大鼠和小鼠品系对应激的敏感程度不同,有些动物经过反复应激后形成稳定高敏,有些则更容易适应。雌雄动物在相同刺激下也可能出现不同的内脏痛和动力表型。

TNBS炎症后模型同样受动物背景影响。急性炎症严重度只要不同,后续进入PI-IBS窗口的时间就会随之变化。

环境条件也不能忽视。CRD前handling、动物运输、实验室噪声和测试时间本身都能影响应激水平。

因此IBS模型尤其不适合完全照搬另一家实验室的天数和压力参数。

正式项目最好先建立本平台自己的自然病程和CRD基线。

SECTION 23

23

第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

IBS-D是一个高度异质的疾病,所以第二模型的价值尤其高。

第一模型或产品定位更有价值的第二模型主要增加的信息
WAS阳性TNBS炎症后排除只对心理应激有效
TNBS炎症后阳性WAS排除只对炎症后敏化有效
两种模型都抗痛患者FMT或其他第三入口进一步验证跨病理内脏高敏
单纯止泻阳性CRD高敏模型判断腹痛是否同步改善
肥大细胞候选药WAS+TNBS炎症后验证不同上游下共同肥大细胞机制
CRF/HPA候选药TNBS炎症后确定是否局限于stress-driven IBS
屏障修复药WAS与PI-IBS交叉判断不同来源屏障异常均能否改善
菌群候选药IBS患者FMT提高人源微生态相关性
PI-IBS定位感染后模型从化学炎症升级到真实感染病因
泛IBS-D候选药两种模型交叉建立不同疾病入口的重复药效

对于WAS和TNBS炎症后模型来说,它们彼此本身就是非常好的互补组合。

一个药在WAS阳性以后,再进入TNBS post-inflammatory模型,比把WAS从10天改成14天提供的信息通常更多。

SECTION 24

24

WAS和TNBS炎症后模型最常见的实验设计误区

1、将WAS、TNBS和CRD全部称为“IBS-D模型”,没有区分疾病诱导和功能检测。CRD本质上更适合承担内脏机械刺激和敏感性评价,WAS或TNBS炎症后状态才负责建立持续病理背景。

2、TNBS后按照固定天数直接定义PI-IBS,没有证明明显活动性结肠炎已经消退。动物仍存在大片黏膜损伤和强烈炎症时,CRD高敏很难和炎症性疼痛分开。

3、TNBS当天就开始给予强抗炎候选药,后续高敏减轻以后直接解释为治疗IBS,没有区分减轻初始结肠炎和治疗既有炎症后高敏。

4、WAS开始以前就长期给予抗应激药,最终直接写成治疗IBS。这样的设计首先证明的是候选药能够抵抗应激诱导的疾病建立。

5、只做一个高压力CRD,没有完整压力—反应曲线,导致正常动物已经接近最大反应,模型和候选药动态范围被压缩。

6、只使用AWR,没有盲法,也没有排除观察者主观差异;或者只使用EMG,却没有考虑候选药本身的肌松作用。

7、候选药明显镇静以后AWR下降,仍然直接解释为内脏镇痛。

8、IBS-D项目只看粪便含水量和排便次数,完全没有评价腹痛或内脏高敏,最后获得的更接近止泻药证据。

9、相反,候选药只改善CRD,却完全不改变产品声称中的腹泻终点,仍然直接定义为完整IBS-D治疗。

10、WAS项目只确认AWR升高,没有评价当前方案是否真正形成计划中的排便、屏障或者应激表型。

11、TNBS恢复期仍有明显MPO和组织炎症,抗炎候选药阳性后没有反查模型阶段。

12、肥大细胞数量增加就直接定义为肥大细胞介导高敏,没有评价脱颗粒、介质释放以及与感觉神经之间的功能关系。

13、屏障候选药只检测ZO-1和Occludin表达,没有真实通透性证据。

14、把WAS中出现的轻度炎症因子升高直接写成结肠炎,混淆IBS低度免疫和IBD样显性炎症。

15、不同组在不同时间完成WAS或CRD,昼夜节律和环境应激混入药效。

16、CRD测试重复过于频繁,没有考虑反复扩张本身可能影响感觉阈值和动物适应。

17、只使用雄性动物并长期沿用历史参数,没有验证雌性或者目标人群对应性别的药理差异。

18、WAS阳性以后继续做更强WAS,没有通过第二病理入口验证候选药是否具有跨亚型作用。

19、TNBS炎症后模型阳性以后只换TNBS剂量,没有排除化学炎症后遗效应的模型特异性。

20、候选药脑—肠轴机制非常明确,却只有血浆PK,没有确认真正作用组织是否达到有效暴露。

SECTION 25

25

一套更完整的IBS-D候选药开发路线

1、产品立项时先明确准备解决哪一类IBS-D

如果候选药核心价值是应激相关腹痛、brain–gut axis调节或者CRF/HPA轴,WAS可以优先作为第一模型。如果产品定位是PI-IBS、炎症后神经敏化或者低度黏膜免疫,则更适合优先考虑TNBS炎症后模型。

对于希望覆盖较广IBS-D患者的产品,可以从最符合MOA的模型开始,再用另一套病理入口做候选物确认。

2、先建立本平台自己的模型时间轴

WAS需要明确第几次应激以后CRD高敏开始稳定,排便和通透性在哪个时间段变化最明显。TNBS则需要同时建立急性炎症消退和持续内脏高敏两条时间曲线。

只有找到真正的疾病窗口,后面的治疗起点才有意义。

3、早期PoC可以保留预防性设计

对于大量候选物,候选药与WAS同步给予或者在TNBS早期进行干预,可以快速判断产品是否具备基础保护能力。

这一阶段重点是筛选效率,结论应限定在预防应激性异常或者降低炎症后遗风险。

4、核心候选物进入治疗性设计

WAS需要先建立稳定高敏以后再开始治疗,TNBS则应等待显性结肠炎消退,同时确认高敏仍然存在。

这样才能真正回答候选药能否逆转已经建立的IBS样功能异常。

5、将腹痛和排便拆成两条独立药效轴

内脏高敏通过CRD评价,排便则根据候选药特点选择粪便含水量、排便频率和转运。

提前明确primary endpoint,避免所有IBS-D药共用同一套终点排序。

6、核心候选物建立完整CRD压力—反应关系

早期可以使用AWR提高通量,核心候选物进一步增加VMR/EMG,提高内脏高敏证据的客观性。

同时保留必要的运动和中枢状态控制。

7、根据MOA增加真正的近端PD

CRF候选药看应激轴相关target engagement,肥大细胞药评价细胞活化和介质,感觉神经药关注相应离子通道和神经敏化,屏障药则需要真实通透性。

不需要所有IBS项目固定检测同一套TNF-α、IL-6、ZO-1和5-HT。

8、建立作用部位对应的PK

中枢产品关注脑暴露,外周限制型产品确认低脑暴露和外周有效浓度,局部肠道产品则提高结肠组织和肠腔暴露权重。

将药效发生时间和真正有效暴露对应起来。

9、阳性药根据主要症状和机制选择

止泻参照负责验证排便和动力,内脏高敏参照负责验证CRD,脑—肠轴产品则选择与机制和临床定位更一致的对照。

阳性药不需要一味追求所有终点都显著。

10、第一模型阳性后主动换疾病入口

WAS阳性后进入TNBS post-inflammatory,TNBS炎症后阳性则进入WAS。

如果产品和菌群或胆汁酸高度相关,再进一步进入患者FMT或更加匹配的亚型模型。

11、PI-IBS产品可以进一步升级到真实感染后模型

TNBS的优势是标准化和可控,但它仍然属于化学诱导炎症。

真正定位post-infectious IBS的候选药,在核心开发阶段可以进一步考虑病原体感染—清除—持续高敏的模型,从病因层面增加转化信息。

12、后期增加性别验证和长期疗效

IBS患者存在明显性别差异。核心候选物获得稳定PoC以后,可以根据产品人群和前期结果增加另一性别验证。

对于需要长期治疗的产品,还应观察持续给药后药效是否保持,以及停药以后高敏和排便异常是否重新出现。

最终比较扎实的IBS-D候选药证据链,不应停留在“WAS以后AWR下降”或者“TNBS以后粪便含水量恢复”。

更有价值的是证明候选药在与目标患者相匹配的疾病背景中,在症状已经形成后开始治疗,能够在不依赖明显镇静或运动抑制的情况下稳定降低内脏高敏,并改善产品所针对的排便异常。药效和相应组织的真实暴露及target engagement能够对应,而且离开第一套最有利的模型以后,换一种完全不同的疾病入口仍然保持核心作用。

到了这一层,WAS和TNBS炎症后模型就不再是简单的二选一。

它们开始分别承担不同的开发任务。

SECTION 26

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博恩生物可以为IBS-D候选药提供哪些实验支持

1、根据产品定位选择WAS或TNBS炎症后模型

对于应激、CRF、脑—肠轴和神经免疫候选药,可以优先设计WAS;针对post-inflammatory IBS、炎症后神经敏化、肥大细胞和屏障异常的产品,则可以提高TNBS炎症后模型的优先级。对于泛IBS-D候选药,可以进一步设计两种模型的顺序验证。

2、建立WAS模型时间轴和应激强度窗口

根据动物品系和项目需求优化WAS持续时间与重复周期,同时通过CRD、排便及必要的屏障和应激相关指标确认模型真正达到目标状态,避免机械采用固定10天方案。

3、建立TNBS急性炎症—恢复—持续高敏时间轴

通过组织病理、必要的急性炎症指标和CRD评价,找到“显性结肠炎已经明显消退、内脏高敏仍然持续”的真正PI-IBS窗口,再进入正式候选药治疗。

4、区分预防性和治疗性给药设计

WAS开始前或TNBS急性期进行干预可以用于早期机制PoC,核心候选物则进一步安排在持续高敏形成以后治疗,使预防疾病建立和逆转既有IBS样状态形成不同证据层级。

5、开展CRD-AWR内脏高敏评价

通过多个扩张压力建立刺激—反应曲线,根据项目观察痛阈和不同压力下的反应变化,提高对候选药内脏镇痛能力的分辨率。

6、开展VMR/EMG客观内脏痛评价

针对核心候选物可以进一步使用腹肌肌电记录CRD诱导的内脏运动反应,并结合AWR形成行为和电生理层面的收敛证据。

7、同步评价IBS-D排便相关终点

根据候选药定位选择粪便含水量、排便频率和胃肠或结肠转运,将“止泻”和“内脏镇痛”作为两条独立功能轴解释。

8、开展镇静和肌松混杂排除

对于中枢神经、GABA、阿片或其他可能影响运动状态的候选药,可以增加自主活动、运动协调及必要的肌肉功能评价,避免AWR和EMG下降被误判成内脏镇痛。

9、开展肥大细胞—感觉神经相关研究

根据候选药MOA评价肥大细胞数量、脱颗粒及相关介质,同时结合感觉神经和痛觉通路,区分单纯肥大细胞变化与真正的神经免疫敏化。

10、开展肠屏障功能评价

针对屏障类候选药,除紧密连接蛋白外进一步增加真实肠通透性,并根据WAS和TNBS炎症后不同病理背景解释屏障恢复的意义。

11、根据MOA设计局部或中枢target engagement

针对CRF、5-HT、TRPV1、肥大细胞、屏障或其他候选靶点,选择真正接近作用位置的PD,而不固定使用一套IBS炎症指标组合。

12、开展血浆、结肠及必要的脑组织PK

根据产品属于中枢作用、外周限制还是局部肠道作用,设计相应组织暴露检测,将实际有效浓度和CRD、排便以及target engagement连接起来。

13、根据第一模型结果设计第二模型

WAS阳性以后可以使用TNBS炎症后模型挑战候选药是否只依赖应激机制,TNBS模型阳性后则可使用WAS验证其能否覆盖非炎症入口。菌群、胆汁酸或者PI-IBS专门产品还可以进一步升级到患者FMT或感染后模型。

14、可以根据开发阶段调整模型复杂度

早期多个候选物阶段优先兼顾模型通量和动态范围,进入核心候选物确认以后逐步增加治疗性窗口、VMR/EMG、组织PK/PD和第二模型,让实验复杂度随着候选药价值一起升级。

WAS和TNBS炎症后模型之间真正需要做的,并不是选出一个“最像IBS-D”的标准答案。

IBS-D本身就不是只有一种病理入口。

有些患者的症状和心理应激高度相关,每逢压力、睡眠紊乱或者情绪变化时腹痛和腹泻明显加重。这类产品开发中,WAS能够直接把脑—肠轴、CRF、自主神经、肥大细胞和感觉神经串起来,模型和临床场景之间拥有很清楚的联系。

另一部分患者则是在胃肠感染或明显炎症事件之后开始出现长期腹痛和排便异常。即使最初的炎症已经过去,肠道感觉系统仍然像“没有恢复到原来的阈值”。对于这一类病理,TNBS炎症后模型能够提供WAS没有的炎症后神经可塑性和低度免疫背景。

所以第一模型应该跟着候选药临床定位走。

真正值得继续推进的候选药,还需要逐渐离开最适合自己的那套模型。

一个CRF候选药在WAS中有效并不意外,后面更值得知道它在炎症后高敏中还能不能保留作用;一个肥大细胞或感觉神经候选药在TNBS恢复期中效果很好,也应该再看它能不能压住心理应激驱动的内脏高敏。

如果两种病理入口都能够得到稳定结果,同时候选药真正改善CRD内脏高敏,又在目标剂量范围内保持正常运动和觉醒,并且药效与相应组织PK/PD具有明确对应,那么这个结果提供的信息已经远远超过“某一种IBS-D模型阳性”。

因为此时企业开始真正知道,这个药准备治疗的是哪一类患者,它解决的到底是腹痛、腹泻还是两者共同异常,以及离开最有利于它发挥作用的疾病环境以后,核心药效还能不能继续存在。

这才是WAS和TNBS炎症后模型真正应该为候选药开发提供的价值。

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