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Basic Scientific Research
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脓毒血症模型:CLP还是LPS更适合候选药开发
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

脓毒血症候选药进入动物阶段以后,脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)和盲肠结扎穿孔(Cecal Ligation and Puncture,CLP)几乎是最常见的两套实验体系。

从结果上看,两种模型都能迅速把炎症做起来。TNF-α、IL-6等炎症因子升高,肺和肾出现损伤,严重时还会出现低体温、循环异常甚至死亡。因此很多项目选择模型时,首先考虑的是哪一种操作简单、死亡率更稳定,随后再比较候选药能不能降低炎症因子和提高生存率。

真正做到候选药开发,这种选择逻辑还不够。

现代脓毒血症的核心并不只是“全身炎症很强”,而是在感染背景下,宿主反应发生失调,并进一步造成危及生命的器官功能障碍。

这一点直接把LPS和CLP拉开了。

LPS模型通过一次性或者持续给予细菌内毒素,快速激活TLR4相关炎症通路。它最大的优势是标准化程度高、时间窗口清楚,非常适合研究内毒素识别、TLR4、NF-κB、炎症小体、内皮损伤以及早期炎症保护。但它缺少持续活菌感染和真实感染灶,因此严格来说更接近内毒素血症模型。

CLP则通过盲肠结扎并穿孔,使肠道内多种细菌持续进入腹腔,形成多菌性腹膜炎。动物随后经历感染、菌血症、系统性炎症、微循环异常以及肺、肾、肝等器官损伤。这一过程更接近临床腹腔感染相关脓毒血症,也更适合核心候选物的转化评价。

两种模型真正适合回答的问题因此并不相同。

如果产品需要先回答“阻断这条炎症通路有没有体内活性”,LPS非常高效;如果产品已经准备声称“治疗脓毒血症”,尤其是免疫调节、器官保护和疾病修改类候选药,后续通常需要进入具有真实活菌感染的CLP或其他感染模型。

更重要的是,脓毒血症药物开发还有一层其他炎症模型较少面对的矛盾:

候选药既不能让炎症失控,也不能把宿主免疫压到无法清除病原体。

因此,CLP和LPS真正需要比较的并不只是炎症强度。

还要看候选药在抑制宿主损伤以后,细菌清除、器官功能和最终生存发生了什么。

导读

一、LPS和CLP到底模拟了哪两种疾病状态

二、为什么LPS很适合早期PoC

三、为什么LPS不能独自代表完整脓毒血症

四、CLP真正增加了哪些临床相关信息

五、CLP为什么也不是一个天然“更高级”的模型

六、模型严重度为什么需要保留治疗窗口

七、LPS剂量越高为什么不代表模型越接近重症脓毒血症

八、CLP中针径、穿刺次数和结扎长度为什么都是核心变量

九、抗炎候选药为什么最容易在LPS中获得漂亮结果

十、炎症因子下降为什么不能直接等于脓毒血症改善

十一、器官保护和细菌清除为什么必须放在同一套实验里

十二、LPS模型什么时候仍然可以作为非常好的第一模型

十三、哪些候选药更应该尽早进入CLP

十四、造模前给药和造模后治疗为什么代表不同产品定位

十五、CLP后2小时、6小时和12小时给药分别在回答什么

十六、抗生素和补液为什么应该逐渐进入核心候选物评价

十七、“标准治疗+候选药”为什么比候选药单药更接近临床

十八、CLP持续感染灶和临床感染源控制之间有什么差别

十九、6小时炎症因子和24—72小时器官功能应该怎样排序

二十、肺、肾和循环终点应该怎样根据MOA拆开

二十一、生存率什么时候适合成为核心终点

二十二、早期高炎症和晚期免疫抑制为什么不能用同一套模型解决

二十三、阳性药为什么不能固定使用一种方案

二十四、疾病状态PK/PD为什么在脓毒血症中特别重要

二十五、不同MOA候选药应该怎样选择LPS和CLP

二十六、第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

二十七、LPS和CLP脓毒血症研究最常见的实验设计误区

二十八、一套更完整的脓毒血症候选药开发路线

二十九、博恩生物可以为脓毒血症候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

LPS和CLP到底模拟了哪两种疾病状态

LPS来自革兰阴性菌外膜。

进入动物体内以后,LPS通过LBP、CD14和TLR4等识别系统迅速激活先天免疫,大量炎症介质在很短时间内释放。随着剂量提高,动物可以进一步出现内皮屏障异常、血管扩张、低血压、肺水肿以及多器官损伤。

它模拟得最强的是“内毒素驱动的宿主炎症反应”。

CLP的病理入口则来自真实感染。

盲肠穿孔以后,肠道细菌持续进入腹腔。宿主既要控制病原体,又要承受大量病原相关分子和组织损伤相关信号共同驱动的炎症反应。

因此CLP中的免疫系统同时承担两个任务。

一方面需要清除细菌。

另一方面,过度炎症、内皮异常、微循环障碍和细胞代谢失衡又会进一步损伤宿主器官。

这也是临床脓毒血症真正困难的地方。

治疗目标很少是单纯把某个炎症指标压到最低,而是要重新找到病原清除和宿主损伤之间的平衡。

SECTION 02

02

为什么LPS很适合早期PoC

LPS最大的优势是实验标准化程度高。

给药剂量、给药时间和取材窗口都比较容易统一。不同组动物接收到的初始刺激相对一致,因此非常适合快速比较多个候选物、多个剂量以及不同治疗时间。

另外,LPS的炎症反应通常来得很快。

如果产品作用TLR4、MyD88/TRIF、NF-κB、炎症小体、内皮炎症或者某一类早期炎症介质,可以在较短时间内观察到非常清楚的近端PD。

例如候选药给药以后,早期炎症介质下降,内皮通透性改善,肺组织损伤减轻,这些结果可以帮助快速判断靶点有没有体内活性。

对于一个刚从体外进入动物的项目,这种效率非常重要。

如果候选物在高度标准化的LPS条件下连近端PD都无法命中,就没有必要立即进入更昂贵、变异更大的CLP长期生存实验。

所以LPS很适合承担第一层问题:

这条机制在全身炎症应激中到底能不能被药物改变。

SECTION 03

03

为什么LPS不能独自代表完整脓毒血症

LPS最大的模型边界也非常清楚。

动物体内没有一个真正持续繁殖的感染灶。

LPS进入循环以后,宿主处理的是毒素和随后的炎症反应,却不需要长期解决活菌增殖、组织感染和细菌扩散。

这会对候选药评价产生很大影响。

假设一款药强烈抑制中性粒细胞和巨噬细胞活化。

在LPS模型中,这种作用可能使TNF-α、IL-6、肺炎症和组织损伤全部明显下降。

如果换成真实感染,情况可能完全不同。

中性粒细胞和巨噬细胞同时承担病原清除任务。免疫反应被压得过低以后,细菌负荷可能升高,随后感染持续甚至进一步恶化。

这种风险在LPS模型中很难被充分发现。

因此,LPS阳性更适合证明“抗炎机制成立”。

要进一步证明“治疗感染性脓毒血症成立”,通常还需要活菌或多菌感染模型。

SECTION 04

04

CLP真正增加了哪些临床相关信息

CLP最重要的增量,就是把感染重新放回疾病中心。

动物形成多菌性腹膜炎以后,细菌可以进入血液和不同器官。候选药如果改变免疫反应,就会直接影响病原清除。

这让CLP可以同时回答几个关键开发问题。

候选药有没有降低宿主损伤,肺、肾和循环有没有改善,血液和腹腔中的细菌负荷有没有恶化,最终生存是否真正获益。

除此之外,CLP的疾病过程也更加动态。

早期可以出现强烈炎症,随着病程延长,部分存活动物会进入淋巴细胞减少、免疫功能下降和继发感染易感等状态。

所以CLP比LPS更容易把脓毒血症从“一个炎症事件”推进成“一个连续疾病过程”。

这也是它在核心候选物阶段非常有价值的原因。

SECTION 05

05

CLP为什么也不是一个天然“更高级”的模型

CLP临床相关性更强,并不意味着它天然优于所有其他模型。

它最大的缺点是变异来源很多。

结扎长度不同,保留下来的盲肠体积和坏死程度不同;穿孔针径不同,粪便外漏量不同;穿刺次数不同,感染严重度不同;术者挤出粪便的程度、手术时间、体温和麻醉状态也都会影响最终结果。

同样写成“CLP模型”,不同实验室甚至同一实验室不同术者做出来的死亡率可能差异很大。

因此CLP最大的挑战并不是把手术做出来。

真正难的是把疾病严重度做稳定。

如果正式药效实验开始以后,各组原始感染负荷就已经明显不同,后面所有器官和生存差异都会变得难以解释。

所以CLP进入企业候选物确认时,模型QC的重要性通常高于增加更多炎症指标。

SECTION 06

06

模型严重度为什么需要保留治疗窗口

脓毒血症模型经常出现一种实验直觉:

死亡率越高,模型越成功。

对于药物筛选并不一定如此。

如果模型组24小时内接近全部死亡,说明疾病可能已经迅速进入高度不可逆阶段。

此时即使候选药机制正确,也没有足够时间产生临床样治疗效应。

模型过轻同样有问题。

如果动物只出现短暂炎症,几乎没有器官功能异常,而且vehicle组自己很快恢复,候选药也很难形成足够动态范围。

因此真正适合药效研究的模型需要处在中间区域。

动物应该有明确感染、器官功能障碍和死亡风险,同时仍保留可被有效干预改变的病程。

这也是脓毒血症模型非常重要的一条原则:

需要做的是可治疗的重症。

SECTION 07

07

LPS剂量越高为什么不代表模型越接近重症脓毒血症

提高LPS剂量通常会让炎症峰值更高、低体温更明显、死亡率增加。

但这种严重度增加主要来自更强的内毒素暴露。

当剂量高到很短时间内造成休克和大量死亡时,模型反而越来越像急性内毒素毒性。

临床脓毒血症的病程通常更加复杂。

患者存在病原繁殖、组织感染、抗生素治疗、循环支持以及免疫状态变化,疾病也不是一次瞬时毒素注射可以完全复制的。

所以LPS需要一个适合机制PoC的剂量窗口。

剂量足够让目标炎症和器官终点出现即可。

如果产品已经需要通过“不断增加LPS直到动物大量死亡”来证明治疗价值,更合理的下一步通常是更换到真实感染模型。

SECTION 08

08

CLP中针径、穿刺次数和结扎长度为什么都是核心变量

CLP严重度来自多个变量叠加。

针径越粗,通常意味着更大的穿孔和更多肠内容物进入腹腔。

穿刺次数增加,同样可以提高感染负荷。

结扎位置越靠近盲肠根部,失去血供的盲肠组织越多,感染和组织坏死也可能更重。

但这些因素并不是简单线性关系。

不同体重、品系和年龄动物对相同手术参数的反应也可能不同。

因此正式方案最好先建立平台自己的参数体系。

重点记录手术参数、术后临床表现、体温、器官功能和一定时间内死亡分布。

如果研究主要面向抗炎药,可能需要中等严重度以保留足够生存窗口。

如果产品主打循环和器官保护,则需要进一步确认模型确实形成目标器官功能异常。

手术参数最终应该服务候选药的问题。

SECTION 09

09

抗炎候选药为什么最容易在LPS中获得漂亮结果

LPS模型的上游刺激非常集中。

如果候选药正好作用TLR4、NF-κB、炎症小体、巨噬细胞活化或者炎症介质释放,模型和MOA之间会形成高度匹配。

这种情况下,炎症因子下降幅度可以非常大。

这是有效的机制PoC。

但同样意味着模型可能把产品最有利的一面放得特别大。

例如一款强TLR4抑制剂在LPS模型中获得非常显著生存获益,并不代表它一定能够处理真菌、革兰阳性菌或者复杂多菌性感染导致的sepsis。

因此候选药的MOA越接近LPS诱导入口,越需要第二模型。

核心开发需要验证产品离开最有利的病理环境以后还能不能工作。

SECTION 10

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炎症因子下降为什么不能直接等于脓毒血症改善

TNF-α、IL-6、IL-1β等指标在脓毒血症中非常重要。

但它们属于疾病过程中的中间层。

一个候选药把这些炎症因子降低,并不能自动证明器官功能已经恢复。

反过来,炎症下降得过强也可能意味着宿主抗菌能力受到影响。

所以更合理的证据层级可以分成三部分。

近端PD回答候选药有没有打中靶点。

炎症介质回答系统性宿主反应有没有被重新调节。

器官功能、细菌负荷和生存才进一步回答这种调节最终对动物是不是有利。

如果一款药让IL-6下降80%,但细菌负荷升高、肾功能恶化或者生存没有改善,产品价值就需要重新判断。

SECTION 11

11

器官保护和细菌清除为什么必须放在同一套实验里

这对于免疫调节候选药尤其重要。

假设一款药能够减少中性粒细胞NETs形成。

过量NETs可能损伤内皮、促进微血栓和器官损伤,因此抑制NETs完全具有治疗逻辑。

但中性粒细胞同样参与细菌控制。

如果抑制过强,病原负荷可能增加。

类似的问题也存在于巨噬细胞、补体、炎症小体和多种细胞因子通路。

所以免疫药真正需要验证的是一个双终点。

器官损伤下降的同时,细菌清除至少不能明显恶化。

根据模型可以检测血液、腹腔液和脾、肝、肺等组织中的菌落负荷。

如果候选药能够在减少器官损伤的同时维持甚至改善细菌清除,这类证据会比单纯降低炎症因子强得多。

SECTION 12

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LPS模型什么时候仍然可以作为非常好的第一模型

LPS最适合几个场景。

第一类是明确的内毒素/TLR4相关产品。

如果候选药就是中和LPS或者抑制TLR4识别,LPS模型具有直接机制价值。

第二类是内皮和屏障早期PoC。

LPS能够稳定诱导全身内皮激活和通透性异常,因此适合快速评价屏障保护。

第三类是炎症通路靶点筛选。

多个候选分子并行时,LPS具有速度快、成本相对可控和重复性好的优势。

第四类是早期剂量和PK/PD探索。

能够比较清楚地知道候选药在什么暴露下开始影响炎症指标。

所以LPS的问题从来不是“不能用”。

需要控制的是结论边界。

LPS阳性可以支持endotoxemia和急性系统炎症PoC。

真正的感染性sepsis结论还需要进一步验证。

SECTION 13

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哪些候选药更应该尽早进入CLP

越依赖真实病原环境的产品,越值得提前进入CLP。

包括巨噬细胞和中性粒细胞调节、补体、NETs、吞噬、免疫代谢、抗菌宿主反应以及部分器官保护产品。

抗炎候选药尤其需要CLP。

因为它最大的开发风险恰好是抑制宿主病原清除。

另外,准备直接面向“脓毒症相关AKI”“脓毒症相关ARDS”“脓毒症心肌功能障碍”等临床适应症的产品,也应尽早进入具有真实感染和系统器官损伤的模型。

如果产品最终的临床故事里“感染”是核心背景,那么核心动物模型里也应该真正有感染。

SECTION 14

14

造模前给药和造模后治疗为什么代表不同产品定位

LPS和CLP研究中都很常见预给药。

从机制角度看,这种设计很有效率。

候选药提前达到有效暴露以后,能够帮助判断目标通路是否参与疾病发生。

但从临床角度看,绝大多数患者不会在感染发生之前就接受一款脓毒血症药。

因此预给药更接近机制保护和预防。

造模后给药才逐渐进入治疗。

尤其对于CLP,当菌血症、炎症和器官损伤已经开始以后再给药,药物面对的病理负荷会明显增加,通常药效幅度也会下降。

这种下降本身并不说明候选药变差。

它让实验更接近真实治疗窗口。

SECTION 15

15

CLP后2小时、6小时和12小时给药分别在回答什么

CLP后很早开始治疗,主要回答候选药能不能阻止疾病进一步建立。

到了数小时以后,腹腔感染和系统炎症已经逐渐形成,此时治疗更接近早期临床就诊。

继续向后推到器官功能异常已经出现,候选药面对的是建立后的脓毒血症。

对于不同MOA,最佳窗口也不同。

直接中和病原毒素的药物可能越早越有利。

器官保护药在病程已经启动后仍然有效,反而更能体现产品价值。

免疫恢复类药物甚至可能需要更晚,因为它治疗的根本不是早期高炎症阶段。

所以治疗时间不能只根据“哪一个时间效果最大”选择。

它应该对应未来患者真正什么时候有机会接受药物。

SECTION 16

16

抗生素和补液为什么应该逐渐进入核心候选物评价

真实脓毒血症患者会接受抗感染治疗和液体复苏。

如果存在感染源,还会尽可能进行感染源控制。

因此完全不给抗生素、不补液的CLP模型虽然能获得明显死亡窗口,但它模拟的是一个缺少基础治疗的极端场景。

这种设计适合早期机制PoC,却不适合承担全部临床转化。

核心候选物阶段可以逐步加入标准化抗生素和补液。

这样候选药需要回答一个更加困难、也更加真实的问题:

在病原已经接受治疗、循环已经得到基础支持以后,药物还能不能通过免疫调节、内皮保护或器官保护进一步改善结局。

这也是脓毒血症新药真正需要证明的增量价值。

SECTION 17

17

“标准治疗+候选药”为什么比候选药单药更接近临床

未来大多数脓毒血症候选药都不会取代抗生素。

它们更可能作为辅助治疗加入标准治疗。

因此,企业核心PoC可以逐渐从:

vehicle vs candidate

推进到:

standard care vs standard care + candidate。

这两种设计回答的问题不同。

前者证明药物单独具有生物学效应。

后者回答产品在临床现有治疗基础上还能增加多少获益。

如果候选药只在完全没有抗生素的模型中提高生存,而加入抗菌治疗以后组间差异消失,说明它的临床增量空间可能有限。

反过来,如果在标准治疗背景下仍然能够改善器官功能或生存,产品价值会明显提高。

SECTION 18

18

CLP持续感染灶和临床感染源控制之间有什么差别

经典CLP形成的穿孔盲肠可以持续向腹腔释放细菌。

临床腹腔感染患者则会尽可能接受外科处理、引流或者其他感染源控制。

两种情况下后续病原输入完全不同。

这意味着经典CLP可能持续给宿主一个非常强的感染压力。

对于某些候选药,这会高估疾病难度;对于另一些依赖持续感染刺激的机制,又可能放大产品作用。

所以进入更高转化阶段以后,可以根据产品定位考虑感染源控制这一变量。

尤其对于准备改善“控制感染以后仍然持续存在的器官功能障碍”的产品,单纯持续漏菌CLP并不能覆盖全部临床场景。

SECTION 19

19

6小时炎症因子和24—72小时器官功能应该怎样排序

不同时间点应该承担不同任务。

早期数小时最适合观察近端炎症机制。

例如炎症因子、内皮信号、细胞死亡和某些免疫细胞激活。

到了24小时以后,器官功能异常通常更加具有开发意义。

肾功能、肺水肿、氧合、肝损伤、循环指标和组织病理都可以逐渐进入评价。

进一步到48—72小时甚至更长,才能更好判断器官异常是否持续,以及候选药是否真正改变生存轨迹。

因此,核心候选药最好形成时间层级。

早期证明机制命中。

中期证明器官获益。

后期再看生存和恢复。

把所有指标集中在6小时一个时间点,容易让脓毒血症项目退化成急性炎症研究。

SECTION 20

20

肺、肾和循环终点应该怎样根据MOA拆开

脓毒血症可以同时损伤多个器官,但没有必要所有项目固定做一整套器官Marker。

候选药主打内皮和屏障,可以提高肺通透性、肺水、氧合和微循环权重。

主打肾保护,则重点评价Scr、BUN、NGAL/KIM-1、尿量和肾组织损伤。

主打血管和循环,可以增加平均动脉压、乳酸、灌注和必要的血流动力学。

主打线粒体或代谢,也需要把相关组织PD与真实器官功能连接。

真正的器官保护应该比“组织里某个炎症蛋白下降”再往前一步。

需要证明这个器官确实工作得更好了。

SECTION 21

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生存率什么时候适合成为核心终点

生存是脓毒血症最直观、最硬的结局之一。

但它也不是所有阶段都必须做。

多个候选物早期筛选时直接做长周期生存,需要大量动物,而且很难解释某个候选物为什么失败。

这时更适合使用炎症、器官功能和病原负荷完成PoC。

候选物收敛以后,再进入生存研究。

生存实验需要特别关注模型严重度。

模型组死亡率过低时,没有足够统计空间。

模型组极短时间内接近全部死亡,又容易形成天花板效应。

另外,死亡动物不能从后续药效分析里“消失”。

如果仅分析最终存活者的肺和肾病理,很容易产生明显生存者偏倚。

死亡本身就是疾病结果的一部分。

SECTION 22

22

早期高炎症和晚期免疫抑制为什么不能用同一套模型解决

脓毒血症并不是一个从头到尾持续增强的炎症风暴。

部分动物度过急性期以后,会进入明显不同的免疫状态。

淋巴细胞减少、T细胞功能障碍、MDSC扩增、抗原呈递下降和继发感染易感都可能逐渐出现。

这时治疗目标已经变化。

早期可能需要限制宿主炎症损伤。

晚期则可能需要恢复免疫能力。

如果一款IL-7、PD-1/PD-L1、T细胞或MDSC候选药只在CLP后6小时评价TNF-α,很难证明产品真正的晚期价值。

这类候选药更适合让动物先度过急性期,再进一步评价继发感染和免疫恢复。

所以产品定位一旦进入sepsis immunoparalysis,模型也要跟着进入病程后半段。

SECTION 23

23

阳性药为什么不能固定使用一种方案

脓毒血症没有一个能够验证所有候选药机制的统一阳性对照。

抗生素主要验证病原控制。

抗炎药验证炎症可调节性。

血管活性药、器官保护药和免疫恢复药又分别作用不同病程。

如果候选药主打免疫调节,仅仅设置抗生素作为阳性药,并不能验证目标免疫终点。

如果产品主打抗菌宿主反应,又不能只使用一个强抗炎药作为参照。

因此阳性药应该和主要终点匹配。

企业更需要的是一个能够帮助理解产品差异化的位置,而不是所有脓毒血症项目统一套一个阳性药名称。

SECTION 24

24

疾病状态PK/PD为什么在脓毒血症中特别重要

脓毒血症可以显著改变药物分布和清除。

毛细血管通透性增加以后,血管内容量和组织分布发生变化。

低白蛋白会改变高蛋白结合药物的游离比例。

AKI会降低部分药物肾清除。

肝功能异常又可能改变代谢。

大量补液还会进一步影响表观分布容积。

因此正常动物中的10 mg/kg,并不意味着CLP动物一定拥有相同暴露。

如果候选药在重症模型中“失效”,首先需要确认是否真正达到有效浓度。

相反,如果模型组肾功能明显下降,暴露大幅增加,药效增强也可能部分来自PK变化。

所以核心候选物阶段最好建立疾病状态PK/PD,把真实暴露与近端PD、器官功能和生存连接起来。

SECTION 25

25

不同MOA候选药应该怎样选择LPS和CLP

候选药方向LPS优先级CLP优先级更适合的开发思路
LPS中和很高LPS机制PoC后进入革兰阴性感染
TLR4相关很高很高LPS先做近端PD,CLP验证感染场景
NF-κB/炎症通路很高很高需警惕过度抗炎
炎症小体很高很高加入细菌清除评价
NETs调节很高CLP更能暴露清菌风险
巨噬细胞调节很高真实感染环境优先
补体很高CLP更接近感染性疾病
内皮保护很高很高LPS PoC后CLP确认器官保护
微循环药中高很高需真实重症循环环境
脓毒症AKI很高CLP更适合核心验证
脓毒症ALI/ARDS很高需增加肺功能层终点
抗菌宿主反应很高必须有真实病原体
晚期免疫恢复中,需改造应升级至恢复期/two-hit模型
泛脓毒症疾病修改中高很高CLP承担核心候选物确认

对于大多数候选药,更实用的路线并不是只选一种模型。

而是让两种模型承担不同阶段的任务。

SECTION 26

26

第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

第一模型/候选药特点更有价值的第二模型主要增加的信息
LPS抗炎阳性CLP从内毒素进入多菌性感染
LPS TLR4药阳性活菌革兰阴性模型排除纯LPS过度匹配
LPS内皮药阳性CLP验证真实感染下器官保护
CLP抗炎阳性Cecal Slurry改变感染建立方式
CLP免疫调节阳性单菌模型判断病原背景影响
CLP器官保护阳性第二感染模型验证跨感染入口作用
早期给药阳性延迟给药CLP挑战临床治疗窗口
无标准治疗阳性抗生素+补液背景验证标准治疗之上的增量价值
早期抗炎阳性恢复期/two-hit判断晚期免疫安全性
年轻动物阳性老龄/共病模型增加临床患者背景

第二模型最重要的意义,是拆掉第一模型最有利于候选药的部分。

一款TLR4药在LPS中表现很好,继续提高LPS剂量并不会增加多少转化信息。

让它进入真正感染,才是更有价值的下一步。

SECTION 27

27

LPS和CLP脓毒血症研究最常见的实验设计误区

1、将LPS模型直接等同于完整感染性脓毒血症,没有说明其更接近内毒素血症和急性系统炎症。

2、候选药明显作用TLR4通路,却整个项目只做LPS,没有使用活菌感染模型排除机制过度匹配。

3、LPS剂量不断提高,以更高死亡率证明模型“更重”,最终模型主要表现为急性内毒素毒性。

4、CLP只记录“盲肠结扎穿孔”,没有规范结扎位置、针径、穿刺次数和粪便挤出程度。

5、不同实验组由不同术者集中操作,术者差异和治疗组完全重合。

6、CLP模型组24小时接近全部死亡,仍然用它筛选需要较长时间发挥作用的器官保护候选药。

7、模型过轻,vehicle组很快自然恢复,却因为死亡率低就认为实验稳定。

8、候选药从造模前开始给药,最终直接写成“治疗脓毒血症”。

9、CLP后立即给药获得很强疗效,却没有进一步挑战延迟治疗窗口。

10、只看TNF-α、IL-6等炎症因子下降,没有评价细菌负荷。

11、强免疫抑制候选药明显降低组织炎症,就直接定义药效改善,没有确认病原清除是否恶化。

12、CLP抗炎项目只做肺和肾HE,没有功能层终点。

13、脓毒症AKI只检测Scr或BUN一个指标,短周期动态范围不足后直接判断候选药无肾保护。

14、肺损伤只做HE和炎症因子,却直接声称改善ARDS样器官衰竭。

15、把乳酸下降全部解释成线粒体改善,没有分析循环灌注和肝清除。

16、所有终点集中在6小时,器官功能障碍尚未充分建立。

17、所有终点又统一放到72小时,错过早期target engagement和炎症动力学。

18、只做生存,不做中间器官和病原终点,候选药为什么提高或降低死亡无法解释。

19、死亡动物不纳入后续结果讨论,只分析终点存活动物,形成明显生存者偏倚。

20、核心候选物仍然完全不给抗生素和补液,却直接外推未来ICU治疗价值。

21、加入抗生素以后给药过早,动物大部分被基础治疗迅速救回,候选药没有剩余动态范围。

22、standard care方案各组不统一,使基础治疗差异污染候选药效果。

23、经典CLP持续泄漏模型直接等同于临床已经完成感染源控制后的患者状态。

24、晚期免疫恢复候选药仍然只做24小时急性炎症模型,没有真正形成免疫抑制阶段。

25、年轻健康小鼠阳性以后直接外推高龄、多共病ICU患者,没有增加任何转化挑战。

26、阳性药固定使用一个抗炎药,没有根据候选物和主要终点重新设计。

27、只使用健康动物PK,没有确认CLP导致的AKI、低蛋白和补液是否改变真实药物暴露。

28、第一模型阳性以后第二轮仍然只修改同一种模型严重度,没有改变疾病入口。

29、LPS阳性以后继续做另一个LPS剂量,而没有进入真正感染。

30、把“炎症降低”“病原清除”“器官功能改善”和“生存获益”写成一个结果,没有建立这些变化之间的时间和因果关系。

SECTION 28

28

一套更完整的脓毒血症候选药开发路线

1、先定义候选药准备干预脓毒血症的哪一个阶段

如果产品作用内毒素识别和早期炎症,可以先用LPS建立快速PoC。

如果产品作用病原清除、免疫平衡、微循环和器官保护,则应较早进入真实感染模型。

晚期免疫恢复产品则需要继续向恢复期和继发感染阶段推进。

2、早期用LPS快速完成靶点和剂量验证

确定候选药在什么暴露下可以稳定命中目标通路,同时观察早期炎症和组织损伤。

这一阶段重点是效率和机制。

3、核心候选物进入CLP

建立真实多菌性感染、菌血症和器官功能障碍。

确认候选药离开高度标准化LPS环境以后,核心作用仍然存在。

4、先建立CLP自然病程和严重度

通过不同参数预实验确定感染、体温、器官功能和死亡窗口。

正式模型既不能过轻,也不能快速进入不可逆死亡。

5、严格标准化手术

固定动物品系、年龄、体重、盲肠结扎位置、针径、穿孔次数、手术时间和术后处理。

随机化和盲法尽量贯穿模型和结果评价。

6、从预防性PoC推进治疗性给药

早期允许使用预处理验证机制。

核心候选物逐渐将治疗时间后移,直到感染和器官异常已经形成。

由此确定候选药真正的therapeutic window。

7、把炎症和病原清除同时纳入方案

免疫调节类产品尤其需要同步检测系统炎症和细菌负荷。

避免将免疫抑制误判成疾病改善。

8、根据MOA选择核心器官

脓毒症AKI以肾功能为主,内皮和ARDS产品提高肺和屏障功能权重,循环药增加血流动力学和灌注。

不要固定给所有项目堆相同的一组脏器指标。

9、建立早期、中期和晚期三个时间层

早期看target engagement和炎症。

中期看病原和器官功能。

后期看持续器官异常、生存和恢复。

将不同指标放在最适合它们的病程阶段。

10、核心候选物逐渐加入抗生素和补液

在基础治疗背景下重新评价候选药。

如果产品未来定位辅助治疗,这一步应该逐渐成为核心开发证据。

11、比较standard care和standard care+candidate

验证候选药在现有治疗已经发挥作用以后还能带来多少增量获益。

这比单纯candidate vs vehicle更接近临床开发决策。

12、根据产品考虑感染源控制

腹腔感染类产品可以进一步评估持续感染源和源控制后疾病之间的差异。

明确候选药真正适合哪个临床阶段。

13、进入核心阶段以后加入生存

先保证模型严重度合理,再进行足够时间的生存观察。

生存结果和器官功能、病原负荷一起解释。

14、建立疾病状态PK/PD

确认CLP动物中的真实暴露,并根据AKI、肝损伤、低蛋白和补液情况分析PK变化。

将暴露与靶点、器官和生存连接。

15、免疫恢复产品继续进入后期模型

让动物度过急性期后评价淋巴细胞、MDSC、T细胞功能和继发感染。

真正模拟late sepsis和immunoparalysis。

16、第一模型阳性以后改变病理入口

LPS阳性后进入CLP或活菌感染。

CLP阳性后根据产品进入CS、单菌感染、延迟治疗或共病模型。

第二模型负责挑战候选药最脆弱的那一层。

17、最终形成真正的Go/No-Go证据链

一个准备进入脓毒血症开发的核心候选药,理想证据应该逐渐做到:在治疗性时间窗中仍然能够命中靶点;进入真实感染以后能够降低宿主损伤,同时不明显损害病原清除;肺、肾或循环等目标器官出现真实功能改善;在抗生素和补液等基础治疗存在时仍能产生额外获益;核心效应更换第二种感染入口以后继续保留。

到了这一层,动物实验才真正开始支持脓毒血症候选药开发。

SECTION 29

29

博恩生物可以为脓毒血症候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA选择LPS或CLP模型

针对LPS/TLR4、炎症小体、内皮、NETs、巨噬细胞、补体、微循环、AKI、ALI/ARDS及免疫恢复不同产品,确定更适合的第一模型和第二模型。

2、可以建立标准化LPS系统炎症模型

通过优化LPS剂量和观察周期,建立可重复的炎症、器官损伤和必要的生存窗口,用于早期机制PoC和剂量筛选。

3、可以建立CLP多菌性脓毒血症模型

标准化盲肠结扎位置、穿孔针径、穿刺次数和术后处理,使模型形成稳定多菌性感染和可干预的器官损伤窗口。

4、可以开展CLP严重度预实验

根据候选药定位比较不同手术参数,确定模型需要达到的器官损伤和死亡程度,避免过轻或过度致死。

5、可以设计预防性和治疗性不同给药窗口

早期机制PoC可以保留预处理,核心候选物进一步比较造模后不同时间开始治疗,评估真实therapeutic window。

6、可以开展系统炎症和target engagement评价

根据候选药机制选择必要的细胞因子、信号通路和目标细胞PD,使炎症指标围绕靶点建立,而不是固定堆叠一套炎症因子。

7、可以开展细菌负荷评价

根据模型检测血液、腹腔液以及必要器官中的细菌负荷,将免疫调节作用和病原清除能力同时评价。

8、可以开展脓毒症相关肺损伤评价

结合肺组织病理、肺水、通透性和必要的功能指标,判断候选药是否真正产生肺器官保护。

9、可以开展脓毒症相关AKI评价

结合Scr、BUN、NGAL/KIM-1、肾组织病理以及根据项目需要增加的尿液相关指标,评价真实肾脏获益。

10、可以开展循环和微循环相关评价

针对内皮、血管活性和微循环候选药,根据项目增加血压、乳酸、组织灌注及相关血流动力学评价。

11、可以开展标准治疗背景下的候选药验证

根据项目加入规范抗生素、补液等基础治疗,比较standard care与standard care+candidate之间的增量获益。

12、可以开展生存研究

在模型严重度具有合理动态范围后开展短期和必要的长期生存评价,并结合器官功能和病原结果分析生存获益来源。

13、可以开展早期炎症和晚期免疫状态分层研究

针对免疫调节产品,分别评价急性炎症期和恢复期的免疫变化,避免用一个24小时终点覆盖整个sepsis病程。

14、可以开展继发感染相关模型

针对IL-7、PD-1/PD-L1、MDSC、T细胞恢复等晚期免疫产品,根据开发需要进一步进入two-hit和继发感染场景。

15、可以开展疾病状态PK/PD

评价脓毒症条件下候选药真实血浆和必要组织暴露,将PK与target engagement、器官功能和生存连接。

16、可以根据第一模型结果设计第二模型

LPS阳性后进入CLP或活菌感染,CLP阳性以后根据候选药特点进一步进入CS、单菌感染、延迟治疗、标准治疗或老龄/共病模型,逐渐增加临床转化挑战。

LPS和CLP都是脓毒血症研究中非常有价值的工具,但两者承担的开发任务不同。

LPS最擅长把炎症机制做得清楚。

刺激统一、时间窗口短、组间变异相对小,非常适合快速回答一款候选药能不能打中TLR4、炎症小体、内皮或者其他早期炎症通路。

CLP则把候选药带进一个更困难的环境。

这里真正存在细菌,宿主必须一边控制病原体,一边避免自身免疫反应把肺、肾和循环系统拖入器官衰竭。

因此一个药从LPS进入CLP以后,真正接受考验的不再只是“还能不能把IL-6降下来”。

还需要看它把炎症压下去以后,细菌有没有增加;肺和肾有没有真正恢复;治疗时间向后推以后还能不能有效;加入抗生素和补液以后还有没有额外价值。

这也是为什么LPS和CLP之间最合理的关系通常不是二选一。

可以让LPS承担高效率机制PoC,让CLP承担核心感染性sepsis验证。

如果产品进一步进入临床转化,还需要继续加入标准治疗、延迟给药和第二种感染入口。

最终企业真正需要回答的问题,也并不是:

这款药能不能让一只LPS小鼠的炎症因子下降。

真正决定脓毒血症候选药能不能继续开发的,是另一个更困难的问题:

当真实感染已经发生、器官已经开始受损、抗生素和补液也已经介入以后,这款药还能不能在不牺牲病原清除的前提下,把宿主从器官衰竭和死亡轨迹上拉回来。

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