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Basic Scientific Research
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CKD贫血模型:腺嘌呤还是5/6肾切除更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

慢性肾脏病(Chronic Kidney Disease,CKD)贫血候选药做到动物阶段以后,腺嘌呤和5/6肾切除是两套非常常见的模型。

从最终表型看,它们都可以出现肾功能下降、肾组织纤维化以及血红蛋白(Hb)、红细胞压积(Hct)和红细胞计数下降,因此很多项目选择模型时首先比较的是哪一种贫血更明显、哪一种造模更稳定。

真正进入候选药开发以后,这个比较还不够。

CKD贫血并不是单纯的“肾坏了,所以Hb下降”。肾脏促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)反应不足是核心环节之一,慢性炎症、hepcidin升高、铁被滞留在储存部位、功能性缺铁、红细胞寿命缩短以及骨髓对EPO反应下降也会共同参与疾病。

腺嘌呤和5/6肾切除恰好把这些病理环节做出了不同权重。

腺嘌呤经代谢形成难溶性的2,8-二羟基腺嘌呤结晶,在肾小管内沉积以后持续造成小管阻塞、炎症和间质纤维化。这套模型通常比较容易形成明显的肾功能异常、系统炎症、hepcidin升高和铁利用障碍,贫血窗口也相对容易拉开。

5/6肾切除则从肾单位真实减少开始。残余肾单位承担长期高滤过和高压力,随后逐渐出现肾小球硬化、间质纤维化和肾功能下降。随着具有EPO生成能力的肾间质细胞功能受损,动物逐步进入相对EPO不足和肾性贫血。它对“肾单位丢失—慢性肾损伤—EPO生成不足—贫血”这条疾病链的模拟更加直接,但贫血发展通常更慢,严重度也更依赖手术方式、动物品系和观察周期。

因此,腺嘌呤和5/6肾切除之间真正需要选择的,并不是哪一种能把Hb做得最低。

更重要的是候选药准备治疗CKD贫血的哪一个环节。

如果产品重点是HIF-PHI、EPO生成、肾间质感氧和长期肾性贫血,5/6肾切除通常值得提高权重;如果产品靶向hepcidin、ferroportin、铁动员、炎症性铁限制或者ESA低反应,腺嘌呤提供的疾病背景可能更加完整。

对于真正进入核心候选物阶段的项目,两套模型往往也并不需要永久二选一。

第一模型完成PoC以后,让候选药进入另一种疾病入口,反而更容易看清药物到底是在纠正CKD贫血的共同病理,还是只对某一种模型特别有利。

导读

一、腺嘌呤和5/6肾切除到底模拟了哪两种CKD贫血

二、为什么两套模型都会出现Hb下降

三、腺嘌呤模型真正强在哪里

四、腺嘌呤模型最大的开发偏倚是什么

五、5/6肾切除模型真正增加了什么信息

六、为什么5/6肾切除的贫血有时没有想象中明显

七、CKD贫血真正需要看的并不只有Hb

八、EPO绝对值低和相对EPO不足有什么区别

九、为什么Retic往往比Hb更早告诉你候选药有没有作用

十、HIF-PHI应该优先选择腺嘌呤还是5/6肾切除

十一、ESA类候选药为什么也不能只看Hb升高

十二、hepcidin候选药为什么特别适合腺嘌呤模型

十三、Ferritin升高为什么不能直接说明动物不缺铁

十四、血清铁、TSAT和储存铁应该怎样一起看

十五、肾功能改善以后Hb升高,算不算直接抗贫血药效

十六、腺嘌呤治疗阶段继续造模还是停掉腺嘌呤

十七、腺嘌呤模型中体重下降为什么会成为重要混杂因素

十八、5/6肾切除后多久开始评价贫血更合理

十九、一步法和分步5/6肾切除为什么可能得到不同病程

二十、贫血越重为什么不代表模型越有开发价值

二十一、不同MOA候选药应该怎样选择第一模型

二十二、阳性药应该选EPO类还是HIF-PHI

二十三、CKD贫血的PK/PD应该怎样设计

二十四、第一模型阳性以后第二模型怎样真正增加信息

二十五、CKD贫血动物实验最常见的设计误区

二十六、一套更完整的“肾损伤—EPO—铁代谢—红系恢复”开发路线

二十七、博恩生物可以为CKD贫血候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

腺嘌呤和5/6肾切除到底模拟了哪两种CKD贫血

腺嘌呤模型的疾病入口主要位于肾小管间质。

动物长期摄入腺嘌呤以后,会形成难溶性的2,8-二羟基腺嘌呤结晶。这些结晶沉积在肾小管后,可造成小管阻塞、上皮损伤和持续炎症,随后逐渐发展为明显的肾小管间质纤维化和肾功能异常。

随着CKD加重,EPO生成能力下降,同时慢性炎症和hepcidin升高会限制铁释放和利用,因此模型比较容易同时出现肾功能损伤、贫血和功能性缺铁。

5/6肾切除的入口则完全不同。

通过切除或毁损大部分肾组织,剩余肾单位需要承担更高的单肾单位滤过负荷。早期可以出现代偿性高滤过,随后逐渐发展为肾小球高压、蛋白尿、肾小球硬化和间质纤维化。

随着残余肾组织进一步受损,正常参与EPO生成的肾间质细胞失去正常功能,面对贫血时不能产生足够强的EPO反应。

所以两套模型最终都能进入CKD贫血,却走了不同路线。

腺嘌呤更突出小管间质损伤、炎症和铁限制。

5/6肾切除更突出肾单位减少、残肾高负荷和长期EPO生成障碍。

SECTION 02

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为什么两套模型都会出现Hb下降

健康状态下,肾脏能够根据组织氧供调整EPO生成。

当Hb下降、组织氧供不足时,肾脏中的感氧系统应该提高EPO输出,刺激骨髓红系祖细胞增殖和成熟,最终增加红细胞生成。

CKD破坏了这套反馈。

一方面,肾间质纤维化和细胞表型改变会削弱EPO生成能力。另一方面,炎症可以提高hepcidin,使ferroportin受到抑制,铁被更多滞留在巨噬细胞和储存器官中。

此时身体可能并不缺总铁,却缺少真正能够供应骨髓红系使用的循环铁。

此外,尿毒症环境、慢性炎症和氧化应激还可能缩短红细胞寿命,并降低骨髓对EPO刺激的反应。

所以CKD贫血实际上可以理解成三个环节同时出现问题:

上游EPO刺激不足,中间铁利用受限,末端红细胞生成和生存也受到影响。

不同模型只是在这三个环节中的权重不同。

SECTION 03

03

腺嘌呤模型真正强在哪里

腺嘌呤最大的优势,是能够相对高效地同时建立CKD和明显贫血。

不需要复杂手术,通过饮食或者其他给药方式即可形成持续肾损伤。对于需要多个剂量、多个候选药并行比较的项目,实验实施效率具有明显优势。

更重要的是,它非常适合制造CKD贫血中常见的“炎症+功能性缺铁”背景。

随着肾功能下降和炎症增加,hepcidin可以升高,血清可利用铁减少,储存铁却未必同步下降。对于hepcidin、ferroportin、ERFE以及铁动员类候选药,这种背景能够提供较清楚的药效动态范围。

腺嘌呤也适合HIF-PHI。

因为这类药物既能够提高内源性EPO,又可能改善铁利用,所以面对“EPO不足+铁限制”的复杂模型,更容易检验产品是否具备完整CKD贫血药理。

因此,如果候选药希望同时解决红系刺激和铁利用,腺嘌呤往往是很有价值的第一模型。

SECTION 04

04

腺嘌呤模型最大的开发偏倚是什么

腺嘌呤最大的优势和最大的风险来自同一件事:模型可以做得很重。

腺嘌呤持续暴露以后,动物除了肾功能恶化和贫血,还可能出现明显体重下降、摄食减少、全身状态变差和系统炎症。

此时Hb下降的来源就开始变复杂。

肾性EPO不足当然存在,但营养摄入下降、炎症和总体消耗状态也可能参与。

对于候选药来说,这会产生一个重要解释问题。

假设药物改善了食欲和体重,同时Hb回升,结果当然是积极的,但如果进一步声称药物直接恢复肾性EPO生成,就需要额外证据。

同样,强抗炎药在腺嘌呤模型中可能通过降低hepcidin和改善全身状态获得很大的Hb效应。

这种作用有临床价值,但不能直接等同于“直接促红”。

因此腺嘌呤模型需要控制严重度。

目标是做出稳定CKD、贫血和铁代谢异常,同时保留足够药理干预空间,而不是追求最低Hb和最严重肾损伤。

SECTION 05

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5/6肾切除模型真正增加了什么信息

5/6肾切除最大的价值,是疾病驱动因素更加接近肾单位真实减少。

临床晚期CKD患者的重要特点之一,就是功能性肾单位长期减少,残余肾单位承担持续高负荷,最终逐渐进入肾小球硬化和间质纤维化。

5/6肾切除能够较好复制这一过程。

它没有持续外源性结晶沉积,因此很多候选药在这一模型中的药效更容易脱离腺嘌呤特异性肾小管毒性解释。

对于HIF-PHI、肾脏EPO生成、肾间质细胞、抗纤维化和肾保护兼具促红作用的候选药,这一点尤其有价值。

另外,5/6肾切除的病程通常更慢。

虽然这增加了实验周期,却也提供了一个优势:可以更加清楚地观察“肾功能下降—纤维化增加—EPO反应不足—贫血逐渐形成”的时间顺序。

对疾病修改型产品而言,这种自然病程信息非常重要。

SECTION 06

06

为什么5/6肾切除的贫血有时没有想象中明显

5/6肾切除非常经典,但它并不保证一定形成重度贫血。

部分动物即使Scr、BUN、蛋白尿和肾纤维化已经明显,Hb下降仍然可能比较有限。

这与多个因素有关。

首先,残余肾组织仍然可能保留一定EPO生成能力。

其次,不同大鼠或小鼠品系对肾单位减少后的代偿能力不同。

手术切除比例、是否真正达到稳定的5/6损失、术后存活肾组织大小以及观察时间都会影响最终贫血。

因此,如果候选药主要终点就是Hb,5/6肾切除正式实验以前最好先建立本平台自己的自然病程。

如果第4周只有肾功能异常,没有明显贫血,就不应该为了缩短周期强行把第4周定义为CKD贫血。

可以延长病程,等待EPO和红系表型真正出现。

相比额外叠加新的肾毒性因素,单纯延长病程通常能保持更干净的疾病入口。

SECTION 07

07

CKD贫血真正需要看的并不只有Hb

Hb是最重要的最终疗效指标之一,但它属于红系系统比较靠后的输出。

候选药作用以后,很多上游变化会先发生。

例如HIF-PHI可能先稳定HIF通路,随后提高EPO;EPO刺激骨髓以后,reticulocyte增加;再经过进一步成熟和积累,Hb才逐渐上升。

hepcidin药物则可能首先改变血清铁和TSAT,随后改善网织红细胞血红蛋白,再进一步提高成熟RBC和Hb。

因此一个完整CKD贫血药效链可以拆成四层:

第一层是肾脏或铁代谢近端PD。

第二层是EPO、hepcidin、血清铁和相关系统反应。

第三层是骨髓红系和reticulocyte。

第四层才是RBC、HGB和Hct。

越靠近早期开发阶段,越值得知道药物到底在哪一层先产生变化。

SECTION 08

08

EPO绝对值低和相对EPO不足有什么区别

CKD贫血研究经常出现一种看似矛盾的结果:

模型组已经贫血,但血浆EPO并没有低到完全检测不到,有时甚至高于正常组。

这并不能排除肾性EPO不足。

正常生理情况下,一旦Hb明显下降,肾脏应该产生非常强烈的EPO补偿。

因此判断CKD贫血,更重要的是看EPO是否与当前贫血程度相匹配。

一个Hb正常动物的EPO为低水平完全合理。

如果一个严重贫血动物的EPO只轻度升高,虽然绝对值高于正常组,但相对于它应该产生的代偿水平,仍然属于明显不足。

这就是“相对EPO不足”。

所以CKD贫血项目不应该简单设置一个逻辑:

EPO低=模型成功,EPO不低=模型失败。

更有价值的是把EPO和Hb、Hct、reticulocyte以及肾脏HIF-2α/EPO轴结合起来解释。

SECTION 09

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为什么Retic往往比Hb更早告诉你候选药有没有作用

成熟红细胞的积累需要时间。

候选药今天刺激红系,并不会第二天立刻让Hb产生很大变化。

网织红细胞则更接近骨髓新生红细胞输出。

如果一款HIF-PHI或者ESA开始起效,reticulocyte往往会早于Hb出现变化。

这对剂量选择非常有帮助。

两个剂量在第14天Hb都提高,但高剂量可能在第3天就已经产生非常强的reticulocyte反应,而中剂量稍慢却最终达到接近Hb水平。

如果产品需要控制Hb上升速度,早期reticulocyte可以帮助判断剂量是否过强。

对于hepcidin和铁利用药,还可以进一步观察网织红细胞血红蛋白相关指标,判断新生成红细胞是否真正获得了足够铁。

所以纵向CKD贫血实验中,Hb负责最终结果,Retic更适合作为早期红系响应窗口。

SECTION 10

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HIF-PHI应该优先选择腺嘌呤还是5/6肾切除

HIF-PHI具有两个非常重要的药理层。

第一层是稳定HIF通路,提高内源EPO反应。

第二层是改善铁吸收、转运和利用。

如果希望先把第一层做得相对清楚,5/6肾切除通常具有很高价值。

肾单位真实减少和肾间质纤维化逐渐形成以后,可以比较清楚地建立“肾脏感氧/EPO能力受损—贫血”的疾病环境。候选药给药以后,再观察肾脏HIF相关PD、血浆EPO、reticulocyte和Hb,就可以形成比较清楚的红系药效链。

腺嘌呤则适合下一步增加难度。

在更明显炎症和hepcidin升高的背景下,候选药不仅需要刺激EPO,还需要解决铁利用问题。

因此,对HIF-PHI而言,一个很合理的开发路线可以是:

5/6肾切除完成EPO轴PoC,腺嘌呤进一步挑战炎症和功能性缺铁。

两套模型同时阳性,比单纯在一套模型多做几个剂量更有说服力。

SECTION 11

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ESA类候选药为什么也不能只看Hb升高

ESA直接刺激EPO受体,能够推动红系祖细胞增殖和成熟。

所以Hb升高是非常直接的药效。

但CKD患者中存在一个很重要的问题:ESA hyporesponsiveness。

炎症、hepcidin升高和功能性缺铁可以让骨髓即使接受到EPO刺激,也缺少足够铁完成有效红细胞生成。

因此,如果候选药准备与传统ESA竞争,仅在铁条件非常充足的模型中把Hb升起来还不够。

进入腺嘌呤等铁限制更明显的模型,可以进一步看同样EPO刺激在炎症和高hepcidin背景下还有多少效力。

如果产品能够在较低EPO暴露下获得相似Hb,同时减少铁限制或者降低高EPO暴露需求,开发价值会更清楚。

所以ESA类产品的关键问题逐渐会从“能不能升Hb”,转向“需要多大EPO刺激才能升到目标Hb”。

SECTION 12

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hepcidin候选药为什么特别适合腺嘌呤模型

hepcidin是CKD功能性缺铁的重要节点。

hepcidin升高以后会促进ferroportin内化和降解,使肠道铁吸收下降,同时限制巨噬细胞和储存器官释放铁。

结果就是体内可能存有不少铁,骨髓却拿不到。

腺嘌呤模型通常伴随较明显炎症和CKD,因此很容易形成高hepcidin和铁限制背景。

对于抗hepcidin抗体、ferroportin调节剂、ERFE类似物以及其他铁动员产品,这种模型能够比较直接地观察铁重新分配。

真正有价值的药效不应该只看Hb。

还应观察血清铁、TSAT、储存铁、reticulocyte以及后续Hb变化。

如果药物能够在肾功能几乎没有明显改善的情况下,把被封存的铁重新动员给红系使用,这反而是非常清楚的机制证据。

SECTION 13

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Ferritin升高为什么不能直接说明动物不缺铁

CKD贫血最容易混淆的是“总铁储备”和“可利用铁”。

Ferritin可以反映储存铁,但它同时也是炎症相关蛋白。

在慢性炎症状态下,Ferritin可能升高。

与此同时,hepcidin升高把铁锁在巨噬细胞和储存组织内,血清铁和TSAT反而下降。

因此,一个动物完全可能出现:

Ferritin高,肝脾储存铁不少,但骨髓实际缺铁。

这就是功能性缺铁。

所以针对CKD贫血候选药,只检测Ferritin很容易得到错误解释。

至少需要根据产品机制同步分析血清铁和TSAT,必要时进一步观察肝脾铁储存以及骨髓红系铁供应。

如果产品就是hepcidin/ferroportin方向,这一套铁分布证据尤其重要。

SECTION 14

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血清铁、TSAT和储存铁应该怎样一起看

血清铁反映当前循环中可利用铁。

TSAT进一步反映转铁蛋白被铁占据的比例,更接近红系当下能够获得的铁供应。

肝脏和脾脏则是重要储存和回收区域。

如果CKD模型表现为血清铁和TSAT下降,同时脾脏铁滞留增加,更符合hepcidin介导的功能性缺铁。

候选药治疗以后,如果首先出现血清铁和TSAT升高、脾铁下降,随后reticulocyte和Hb上升,就形成了一条非常清楚的“铁动员—红系利用—贫血改善”机制链。

反过来,如果Hb升高,但铁分布完全不变,候选药的主要作用可能更偏直接刺激EPO/骨髓红系。

这种时间顺序比单独测一个终点Ferritin更容易判断药物真正作用位置。

SECTION 15

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肾功能改善以后Hb升高,算不算直接抗贫血药效

需要根据产品定位解释。

如果候选药本身是一款CKD疾病修改药,能够减轻肾纤维化、保护肾间质EPO生成能力,随后Hb逐渐恢复,这完全是有价值的临床获益。

它并不需要被排除。

真正需要谨慎的是机制表述。

如果药物治疗以后Scr/BUN先改善,随后几周EPO和Hb逐渐恢复,更适合解释为“肾保护间接改善贫血”。

如果给药后很短时间EPO、reticulocyte已经明显增加,而肾功能和肾组织病理尚未改变,则更支持直接促红药理。

所以企业开发更应该关注变化顺序。

肾保护型产品和直接促红型产品都可以治疗CKD贫血,只是未来临床定位、起效速度和竞争产品不同。

SECTION 16

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腺嘌呤治疗阶段继续造模还是停掉腺嘌呤

这个设计会显著改变实验含义。

如果治疗期间继续给予腺嘌呤,动物仍然面对持续结晶沉积和肾损伤。

候选药需要在疾病驱动因素继续存在的情况下改善贫血,更接近“持续CKD压力下治疗”的场景。

如果造模完成以后停止腺嘌呤,再开始候选药治疗,持续肾毒性输入被移除,动物可能出现一定自然恢复。

这种设计可以降低死亡和严重消耗,也适合建立相对稳定的慢性CKD阶段,但必须设置对应的模型恢复对照。

否则药物组Hb升高多少来自候选药、多少来自停止腺嘌呤后的自然恢复,很难区分。

所以方案里只写“腺嘌呤造模4周,随后给药4周”仍然不完整。

治疗期间是否继续腺嘌呤,是决定药效解释的重要变量。

SECTION 17

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腺嘌呤模型中体重下降为什么会成为重要混杂因素

腺嘌呤模型较重时经常伴随体重增长受抑或明显下降。

这不仅影响动物福利,也会进入贫血机制。

长期摄食减少可能改变铁、蛋白质和其他营养物质摄入,严重消耗状态还会影响红细胞生成。

如果候选药明显改善食欲和总体状态,动物体重恢复、营养摄入改善以后,Hb也可能随之上升。

这种药效依然可能具有临床价值,但如果产品主打EPO或者hepcidin,就需要把营养状态作为混杂因素控制。

因此腺嘌呤模型中,体重和摄食不是附带观察项。

它们属于重要模型QC。

模型如果严重到动物持续消耗,贫血已经很难完全归因于CKD。

SECTION 18

18

5/6肾切除后多久开始评价贫血更合理

手术后立刻出现的Hb下降不能全部理解成肾性贫血。

围手术期存在失血、炎症、液体状态改变和手术应激。

真正CKD贫血需要时间形成。

随着残余肾单位持续高负荷,肾小球硬化和间质纤维化逐渐加重,EPO生成能力和红系反馈才开始持续受影响。

所以5/6肾切除研究最好先建立术后自然病程。

早期主要确认手术成功和肾功能变化。

中后期再观察Hct、Hb、EPO和铁代谢。

当Hb已经稳定下降并且肾功能异常持续存在以后,再开始治疗,更接近临床已有CKD贫血患者。

如果术后几天就开始候选药,最终得到的更接近预防CKD和贫血形成。

SECTION 19

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一步法和分步5/6肾切除为什么可能得到不同病程

5/6肾切除并不是一个完全统一的手术。

可以通过切除一侧肾脏并对另一侧进行部分切除,也可以通过分步手术完成,还存在其他减少肾实质的方法。

不同方案会改变围术期急性损伤、死亡率和残余肾组织适应过程。

如果一次性造成过强损伤,动物可能更多表现为急性失血、手术应激和快速肾功能恶化。

分步方案可以降低部分围术期风险,让残余肾逐渐进入长期高滤过和重构,更适合慢性病程。

对于CKD贫血候选药,模型稳定性通常比“最快把Cr做高”更重要。

真正需要的是可重复的慢性肾功能下降和贫血窗口。

SECTION 20

20

贫血越重为什么不代表模型越有开发价值

一个模型Hb从正常水平降到极低,看起来药效窗口很大。

但贫血过重以后也可能意味着模型已经加入大量非目标病理。

腺嘌呤可能进入严重营养和全身消耗。

5/6肾切除如果过重,则可能出现较高死亡、尿毒症和严重系统紊乱。

这时候选药面对的不再只是CKD贫血。

此外,模型过重以后还容易出现治疗天花板。

红系系统已经严重衰竭,再好的促红药也可能缺少足够响应细胞。

所以好的CKD贫血模型需要同时满足几件事:

肾功能损伤真实存在,Hb具有稳定下降,EPO和/或铁代谢存在可解释异常,同时动物仍然保留足够红系恢复能力。

药效研究需要的是动态窗口。

不是极端疾病状态。

SECTION 21

21

不同MOA候选药应该怎样选择第一模型

候选药方向腺嘌呤优先级5/6肾切除优先级更适合解决的问题
HIF-PHI很高很高建议两模型交叉验证
ESA类很高5/6 Nx更容易突出EPO不足
EPO生成促进很高肾脏EPO轴优先
HIF-2α相关很高5/6 Nx机制更直接
Hepcidin抑制很高中高腺嘌呤铁限制背景更强
Ferroportin调节很高中高适合观察铁重新动员
ERFE相关很高可连接EPO-hepcidin轴
铁利用促进很高腺嘌呤更容易形成动态范围
ESA低反应改善很高中高炎症/高hepcidin背景更有价值
肾保护+抗贫血很高很高两套病理入口均有价值
肾间质纤维化药很高5/6 Nx可突出残肾慢性重构
单纯促红系很高重点看reticulocyte和Hb
CKD疾病修改很高很高需要同时评价肾功能和贫血

实际选择时,应该先看候选药最容易受到哪种模型偏倚影响。

SECTION 22

22

阳性药应该选EPO类还是HIF-PHI

两类阳性药验证的是不同药理。

重组EPO或其他ESA能够直接刺激红系,对确认模型中的骨髓仍然具有促红反应能力非常有价值。

如果ESA能够明显提高Retic和Hb,说明模型仍然保留足够红系药理窗口。

HIF-PHI则更接近内源EPO和铁代谢双重调节。

对于同样属于HIF-PHI的候选药,使用临床同类药作为阳性对照,可以更直接比较起效速度、Hb幅度和铁代谢变化。

对于hepcidin或铁动员产品,HIF-PHI也可以提供一个不同机制的临床参照,但不需要要求两种药产生完全一样的EPO和铁PD。

阳性药更合理的作用,是帮助解释候选药在临床治疗版图中的位置。

并不存在一个适用于所有CKD贫血产品的统一阳性药。

SECTION 23

23

CKD贫血的PK/PD应该怎样设计

CKD贫血候选药的PD具有明显时间层级。

HIF-PHI可以先看HIF相关target engagement和EPO变化,再看Retic,最后看Hb。

hepcidin药可以先看hepcidin/ferroportin和血清铁、TSAT,再看Retic和Hb。

ESA则可以建立血浆暴露、EPO受体相关红系响应、Retic和Hb之间的关系。

如果候选药同时具有肾保护作用,还需要把肾功能和肾组织PD单独列出来。

尤其要注意,CKD本身可能改变药物清除。

肾排泄比例较高的候选药,在正常动物中的PK未必能够直接代表CKD模型。

肾功能进一步恶化以后,药物暴露可能明显升高。

因此进入核心剂量设计阶段,最好在CKD动物中确认真实暴露,而不是只根据健康动物mg/kg剂量推算。

SECTION 24

24

第一模型阳性以后第二模型怎样真正增加信息

腺嘌呤和5/6肾切除最大的价值之一,是可以彼此挑战对方的模型偏倚。

第一模型或候选药特点更有价值的第二模型主要增加的信息
腺嘌呤HIF-PHI阳性5/6肾切除离开强炎症和结晶性肾损伤仍否有效
5/6 Nx HIF-PHI阳性腺嘌呤增加hepcidin和功能性缺铁挑战
腺嘌呤hepcidin药阳性5/6 Nx排除高hepcidin模型过度匹配
5/6 Nx ESA样药阳性腺嘌呤挑战炎症和铁限制环境
腺嘌呤肾保护药阳性5/6 Nx排除晶体性肾小管损伤特异效应
5/6 Nx肾保护药阳性腺嘌呤增加小管间质和炎症病理
Hb升高但机制不清第二模型+早期PD拆分EPO、铁和肾保护贡献
ESA低反应改善产品高hepcidin模型验证能否克服铁限制
泛CKD贫血药两模型交叉验证跨疾病入口稳定药效

如果候选药在腺嘌呤里已经非常漂亮,第二轮继续把腺嘌呤从0.5%调整到0.6%,主要增加的是重复性。

换成5/6肾切除,才真正改变了疾病入口。

SECTION 25

25

CKD贫血动物实验最常见的设计误区

1、单纯按照哪个模型Hb下降更多选择腺嘌呤或5/6肾切除,没有根据候选药作用机制考虑EPO和铁代谢背景。

2、腺嘌呤动物体重明显下降、摄食严重减少,仍然把全部Hb下降归因于肾性贫血。

3、为了获得更大贫血窗口持续提高腺嘌呤强度,最终出现明显死亡和系统消耗,模型药理窗口反而变差。

4、5/6肾切除术后短期Hb下降就直接定义为CKD贫血,没有排除手术失血和围术期炎症。

5、5/6肾切除肾功能明显下降但Hb变化很小,仍然直接进入抗贫血正式实验。

6、模型只测一次Hb,没有建立贫血形成和自然恢复时间轴。

7、只检测Hb和RBC,没有Retic,无法判断候选药早期红系响应。

8、EPO没有低于正常组就判断模型不存在EPO不足,没有考虑相对于贫血程度的EPO反应是否充分。

9、只检测血浆EPO,没有根据产品机制评价肾脏EPO/HIF相关PD。

10、Ferritin高以后直接判断动物铁储备充足,没有考虑炎症和功能性缺铁。

11、hepcidin候选药只测Hb,没有检测血清铁、TSAT和储存铁重新分布。

12、候选药明显改善肾功能以后Hb同步恢复,却全部解释成直接促红作用。

13、肾保护候选药没有建立肾功能改善和红系恢复的时间顺序。

14、腺嘌呤造模结束后治疗期间改回正常饲料,却没有设置自然恢复对照。

15、治疗阶段仍持续高强度腺嘌呤,模型持续恶化,却与临床稳定CKD贫血场景直接等同。

16、所有CKD贫血项目都固定使用同一个ESA阳性药,没有根据候选物竞争机制选择参照。

17、HIF-PHI只看Hb,没有证明内源EPO和铁代谢相关PD。

18、ESA低反应研究没有建立高hepcidin或功能性缺铁背景。

19、长周期小鼠实验频繁采血,却没有控制累计采血量,实验操作本身加重贫血。

20、两组动物采血次数或采血量不同,最终Hb差异受到额外失血影响。

21、只做终点骨髓HE,没有评价红系祖细胞或reticulocyte,红系机制链断裂。

22、5/6肾切除不同动物残余肾组织差异较大,却只按体重随机分组。

23、不同组基础肾功能和Hb不平衡,治疗后差异仍全部归因于候选药。

24、CKD药物的PK只在健康动物中完成,没有考虑肾功能下降可能明显增加药物暴露。

25、第一模型阳性以后第二轮仍然使用同一种模型,只改变剂量和给药周期。

26、腺嘌呤阳性后没有5/6肾切除或其他正交CKD模型,无法判断药效是否依赖结晶性小管间质损伤。

27、5/6肾切除阳性以后没有进入炎症/铁限制更明显的模型,无法判断候选药面对真实功能性缺铁时是否仍有效。

28、把“Hb恢复”“EPO恢复”“铁利用恢复”和“肾功能恢复”全部写成一个机制,没有区分它们发生的先后关系。

SECTION 26

26

一套更完整的“肾损伤—EPO—铁代谢—红系恢复”开发路线

1、先明确候选药主要解决哪一层CKD贫血

HIF-PHI和EPO生成药重点关注肾脏感氧和EPO轴。

hepcidin/ferroportin产品重点关注功能性缺铁。

ESA类产品关注骨髓红系刺激。

肾保护型产品则需要同时关注CKD改善和贫血后续变化。

产品定位决定第一模型。

2、选择最匹配机制的第一模型

HIF-2α/EPO和肾间质相关候选药可以优先考虑5/6肾切除。

高hepcidin、铁动员和ESA低反应方向可以提高腺嘌呤权重。

HIF-PHI等多机制产品则适合两套模型逐步验证。

3、先建立模型自己的自然病程

腺嘌呤需要明确肾功能、体重、Hb、hepcidin和铁代谢什么时候稳定异常。

5/6肾切除则需要明确术后什么时候脱离围术期,什么时候真正进入慢性CKD和贫血。

正式给药点建立在病程之上。

4、核心候选物采用治疗性给药

等待明确CKD和Hb下降以后再开始治疗。

这样能够减少“阻止CKD形成”和“治疗既有CKD贫血”之间的混淆。

5、建立CBC纵向曲线

连续观察RBC、Hb和Hct,并根据需要控制采血频次和总量。

不要只用一个终点判断完整红系药效。

6、加入Retic作为早期红系响应

把Retic变化与后续Hb连接。

如果候选药针对铁利用,可以进一步增加网织红细胞血红蛋白相关评价。

7、建立EPO反应层

同步评价血浆EPO,并根据机制增加肾脏EPO和HIF-2相关PD。

重点判断贫血程度和EPO反应是否匹配。

8、建立铁代谢层

至少根据项目选择hepcidin、血清铁、TSAT、Ferritin以及必要的肝脾储存铁。

让功能性缺铁真正被证明,而不只是写在讨论里。

9、把肾功能和促红作用分开分析

动态比较Scr/BUN、肾纤维化、EPO、Retic和Hb变化顺序。

判断候选药首先改变的是肾脏、EPO、铁还是骨髓。

10、根据MOA增加骨髓红系评价

直接红系候选药可以进一步分析红系祖细胞和成熟阶段。

如果产品声称改善EPO hyporesponsiveness,更需要证明相同EPO刺激下红系输出增加。

11、腺嘌呤模型严格监测体重和营养状态

避免模型过重以后将营养性贫血混入核心药效。

必要时优化腺嘌呤剂量和持续时间。

12、5/6肾切除控制手术一致性

通过统一术式、术后肾功能和治疗前Hb进行筛选或分层随机。

降低残余肾差异造成的长期变异。

13、建立疾病状态PK/PD

确认CKD状态下候选药真实暴露。

对于肾排泄药物尤其需要警惕模型越重暴露越高,由此制造表面剂量依赖。

14、第一模型阳性后改变疾病入口

腺嘌呤阳性以后进入5/6肾切除,排除持续腺嘌呤结晶和强炎症背景。

5/6肾切除阳性以后进入腺嘌呤,挑战候选药面对功能性缺铁时的药效。

15、根据产品定位明确Go/No-Go标准

HIF-PHI需要EPO和铁利用与Hb形成一致药效链。

hepcidin产品需要证明铁真正从储存端被动员到红系。

ESA类产品需要关注剂量、Retic、Hb和高EPO暴露风险。

肾保护型产品则需要证明肾功能改善最终能够稳定转换成贫血获益。

16、最终形成真正的候选药证据链

比较成熟的CKD贫血候选药,应当能够在明确形成的CKD和贫血背景下,通过治疗性给药改善目标红系终点;药效与候选药近端PD一致,同时能够解释EPO、铁代谢和肾功能各自贡献。

进入第二种CKD模型以后,核心药效仍然存在。

此时才能进一步判断产品真正针对的是CKD贫血共同病理,还是某一种模型特异的疾病环境。

SECTION 27

27

博恩生物可以为CKD贫血候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA选择腺嘌呤或5/6肾切除模型

针对HIF-PHI、ESA、EPO生成、hepcidin、ferroportin、铁利用、ESA低反应和肾保护不同产品,确定更适合的第一模型及第二模型。

2、可以建立标准化腺嘌呤CKD贫血模型

根据项目优化腺嘌呤浓度、造模周期和治疗阶段饮食条件,在控制死亡和体重下降的同时形成稳定肾功能异常、贫血和铁代谢改变。

3、可以建立5/6肾切除CKD贫血模型

通过标准化手术和病程观察形成残余肾高负荷、慢性肾功能下降、肾纤维化和逐渐出现的贫血,用于EPO和HIF相关候选药。

4、可以开展模型自然病程研究

连续观察肾功能、Hb、Hct、RBC、Retic及必要的EPO和铁代谢,确定真正适合开始治疗的疾病阶段。

5、可以设计预防性和治疗性给药窗口

早期PoC可以在CKD建立过程中干预,核心候选物进一步等待明确贫血形成后再开始治疗,区分疾病预防和既有贫血治疗。

6、可以开展纵向血常规评价

针对CKD贫血进行RBC、Hb、Hct和相关红系动态监测,同时控制长期采血量,降低实验性失血造成的混杂。

7、可以开展Retic和红系早期药效评价

将候选药早期促红反应与后续Hb变化连接,缩短剂量探索阶段等待时间。

8、可以开展EPO和HIF相关评价

根据候选药机制评价血浆EPO、肾组织EPO、HIF相关PD及相应红系响应,判断候选药是否真正恢复肾性促红信号。

9、可以开展hepcidin和铁代谢评价

包括hepcidin、血清铁、TSAT、Ferritin以及根据需要增加肝脾铁储存,将功能性缺铁从概念变成可量化药效。

10、可以开展肾功能和肾脏病理评价

结合Scr、BUN、尿蛋白以及肾小球、小管间质和纤维化病理,区分直接促红和肾保护介导的贫血改善。

11、可以开展骨髓红系评价

针对ESA、HIF-PHI和ESA低反应项目,根据需要进一步分析骨髓红系祖细胞及不同成熟阶段。

12、可以开展腺嘌呤模型体重和摄食监测

对模型严重度进行动态QC,减少营养状态对贫血结果的干扰。

13、可以开展5/6肾切除治疗前分层

结合术后肾功能、Hb和其他关键指标对动物进行筛选或分层随机,提高长期药效组间可比性。

14、可以根据候选药选择ESA或HIF-PHI阳性药

根据产品临床竞争格局和MOA设置更合适的参照,避免所有CKD贫血项目固定使用同一种阳性药。

15、可以开展血浆和肾组织PK/PD

针对肾功能异常可能造成的药代变化,确认CKD状态下真实暴露,并将剂量与EPO、铁代谢和最终Hb变化连接。

16、可以根据第一模型结果设计第二模型

腺嘌呤阳性以后进入5/6肾切除,检验离开强炎症和结晶性肾损伤以后是否仍然有效;5/6肾切除阳性以后进入腺嘌呤,增加hepcidin和铁限制挑战。

腺嘌呤和5/6肾切除都可以建立CKD贫血,但两套模型真正有价值的地方,并不是谁能让Hb掉得更多。

腺嘌呤能够比较高效地把肾功能损伤、间质炎症、hepcidin升高和功能性缺铁放到同一只动物身上,因此非常适合研究铁利用、炎症和多机制促红产品。

5/6肾切除则从肾单位真实减少进入疾病,更适合观察残余肾长期高负荷、纤维化以及EPO生成能力逐渐下降。对于HIF-2α、EPO生成和肾间质相关候选药,这套模型提供的病理链通常更加直接。

所以选模型之前,企业真正需要先问的是:

这款药准备解决的是EPO不够,铁用不上,骨髓对EPO反应不好,还是肾脏本身正在不断恶化?

如果第一模型刚好把候选药最擅长的那一层做得特别重,阳性结果当然有价值,但后续更应该换另一套疾病入口再验证一次。

一个hepcidin药在腺嘌呤模型里效果非常好,下一步值得进入5/6肾切除,看看离开强铁限制环境以后还能不能产生稳定贫血获益。

一个HIF-PHI在5/6肾切除中能够明显提高EPO和Hb,下一步则可以进入腺嘌呤,看看面对炎症和功能性缺铁以后还能不能保持作用。

这样做,动物模型就从“选一个最容易做出Hb差异的体系”,逐渐变成真正的候选药风险测试。

最终企业需要回答的也不只是:

这个药能不能把CKD动物的Hb升上去。

更重要的是:

它在什么样的CKD贫血背景里有效,真正修复的是哪一层病理,以及离开最有利的第一模型以后,这种促红作用还能不能稳定存在。

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