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DNCB/DNFB特应性皮炎动物模型:JAK/PDE4药物适用性
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PREFACE 00

前言

特应性皮炎新药临床前评价的一个常见问题,是模型选得“像皮炎”,但和候选药真正想打的病理环节并不匹配。

DNCB/DNFB诱导模型之所以长期被用于特应性皮炎药效研究,核心优势并不在于它能够完整复刻人特应性皮炎,而在于它能够在较短周期内同时形成皮肤炎症、表皮增厚、炎症细胞浸润、屏障破坏、IgE升高和瘙痒等多个可量化表型,而且这些变化对外用抗炎药较为敏感。

这使它特别适合JAK抑制剂、PDE4抑制剂以及其他局部抗炎小分子的早期药效筛选和剂量比较。

但JAK和PDE4虽然都能够改善皮炎,两类药物的药理逻辑并不相同。

JAK抑制剂更适合围绕细胞因子受体信号建立PD证据,重点观察JAK/STAT、IL-4/IL-13相关炎症、TSLP及下游趋化信号;PDE4抑制剂则通过抑制cAMP降解,降低多个炎症细胞的活化,其PD更适合围绕cAMP相关抗炎效应、TNF-α、IL-4/IL-13以及局部炎症整体下降来评价。

因此,同样使用DNCB/DNFB特应性皮炎动物模型,JAK和PDE4项目不应该套用完全相同的检测方案。

对于医药企业而言,这个模型真正有价值的地方,是可以在一个相对稳定、周期可控的皮肤炎症背景下,快速回答三个问题:候选药有没有体内药效,药效是否与靶点机制一致,以及局部药效能否进一步转化为皮肤屏障和瘙痒改善。

导读

一、DNCB/DNFB特应性皮炎动物模型适合解决什么研发问题

二、DNCB与DNFB在模型设计上有什么差异

三、为什么JAK抑制剂适合使用DNCB/DNFB模型

四、为什么PDE4抑制剂同样适合这一模型

五、JAK和PDE4项目的检测指标应该如何区分

六、给药起点和治疗周期应该如何设计

七、外用药为什么要把皮肤屏障和局部暴露一起看

八、阳性药和剂量组应该怎样设置

九、这个模型适合哪些项目,哪些项目不建议单独使用

十、DNCB/DNFB模型在JAK/PDE4药物研发中的推荐方案

SECTION 01

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DNCB/DNFB特应性皮炎动物模型适合解决什么研发问题

1、它更适合评价“皮肤局部炎症药效”

DNCB和DNFB都属于半抗原类化学致敏剂。

它们与皮肤蛋白结合后形成新的抗原结构,经过致敏和重复激发,可以引起明显的皮肤免疫反应。随着反复刺激,动物逐渐出现红斑、水肿、结痂、脱屑、表皮增厚以及炎症细胞浸润,同时伴随皮肤屏障破坏和抓挠行为增加。

从药物研发角度看,这类模型最有价值的不是重现某一个特定细胞因子,而是能够形成一个对局部抗炎药敏感的综合皮肤表型。

因此,它特别适合以下几类项目:

药物类型模型适用性主要评价价值
外用JAK抑制剂局部炎症、JAK/STAT PD、屏障恢复
口服JAK抑制剂中高系统抗炎、皮肤炎症和PK/PD
外用PDE4抑制剂皮损、炎症、屏障和局部耐受
新型非激素抗炎药快速判断体内抗炎活性
局部核酸药中高靶点沉默与皮肤药效联动
IL-4/IL-13等生物药可做支持,不建议作为唯一机制模型
单一TSLP/IL-31靶向药可评价部分表型,机制匹配度有限
单纯屏障修复药中高TEWL、FLG、LOR等具有较好价值

如果一个项目的核心目标是“快速判断候选药能不能压住皮肤炎症”,DNCB/DNFB通常具有很高效率。

如果项目的核心问题已经变成“某一条特定Th2细胞因子轴是不是药效决定因素”,则需要重新评估模型是否足够专一。

2、它的优势来自多维终点,而不是单个细胞因子

DNCB/DNFB模型比较适合企业项目的一个原因,是它能够同时得到肉眼表型、组织病理、生化炎症和屏障功能数据。

这使候选药的药效可以形成相对完整的层级:

皮损改善→表皮炎症下降→细胞因子变化→屏障蛋白恢复→TEWL下降。

如果只检测血清IgE或者几个炎症因子,这个模型的优势实际上没有被充分利用。

SECTION 02

02

DNCB与DNFB在模型设计上有什么差异

DNCB和DNFB虽然都属于半抗原,但并不能完全等同。

1、两者都能造模,但刺激强度和动力学可能不同

DNFB通常具有较强的皮肤致敏和接触性炎症能力,短周期内可以获得明显耳肿胀和炎症细胞浸润,因此在耳部皮炎和快速抗炎评价中较常见。

DNCB则更常用于背部或耳部反复诱导,经过多次致敏和激发后形成较稳定的慢性样皮炎表型,比较适合长期外用药和屏障恢复评价。

实际项目中,不建议简单按照“DNCB和DNFB哪个更好”选择。

更重要的是研究目标。

如果重点是短周期抗炎筛选,可以适当采用刺激较敏感的设计。

如果需要观察屏障恢复、毛细血管扩张、抓挠以及较长期治疗效果,则应优先保证模型能够形成稳定而不过度损伤的慢性皮肤炎症。

2、诱导强度过高会降低药物区分度

半抗原模型存在一个很典型的问题:刺激过强以后,化学损伤和强接触性皮炎成分会明显增加。

此时即使候选药能有效抑制JAK或PDE4,也可能因为持续存在的强烈化学刺激而无法获得理想表型。

反过来,如果刺激过弱,vehicle组皮损恢复太快,不同剂量之间也不容易拉开差异。

所以正式药效研究之前最好先固定以下条件:

致敏浓度;

激发浓度;

激发频次;

模型建立时间;

开始治疗时的基线皮损程度。

真正高质量的DNCB/DNFB模型不是皮肤越严重越好,而是需要具有足够的疾病稳定性和治疗窗口。

SECTION 03

03

为什么JAK抑制剂适合使用DNCB/DNFB模型

1、模型中存在多条JAK依赖的炎症信号

特应性皮炎中大量关键细胞因子需要JAK参与信号传递。

例如IL-4、IL-13、IL-31、TSLP相关免疫网络以及部分IFN信号,均会通过不同JAK组合继续向STAT传递。

因此,JAK抑制剂最大的特点,是能够同时压低多条细胞因子信号。

DNCB/DNFB模型中会出现Th2炎症、角质形成细胞异常和免疫细胞浸润,同时伴随IL-4、IL-13、TSLP等变化,因此能够承载JAK类药物的体内药效。

但这里需要注意一个边界。

DNCB/DNFB并不是一个纯Th2模型。

模型早期或不同造模条件下可以同时存在Th1、Th17以及接触性炎症成分,因此如果候选药是选择性JAK1抑制剂,看到皮损明显改善并不能直接说明药效全部来自IL-4/IL-13通路。

真正的JAK项目需要增加近端PD。

2、JAK项目最重要的是建立靶点到表型的连续证据

比较合理的JAK药效链可以拆成:

JAK抑制→STAT磷酸化下降→Th2/炎症趋化信号下降→炎症细胞浸润下降→皮损和屏障改善。

这比单纯做IL-4、IL-13更有信息量。

如果项目开发的是JAK1选择性药物,可以重点观察p-STAT6、p-STAT3或与产品具体药理相关的STAT节点,同时结合IL-4、IL-13、TSLP和CCL17等下游指标。

如果是JAK1/2抑制剂,则还可以根据机制增加STAT1相关PD。

药物机制不同,STAT选择也应该随之调整。

SECTION 04

04

为什么PDE4抑制剂同样适合这一模型

PDE4与JAK最大的区别,是它并不直接阻断某一种细胞因子受体。

PDE4负责降解细胞内cAMP。

抑制PDE4以后,细胞内cAMP增加,PKA等下游信号改变,从而广泛降低T细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞和其他炎症细胞的活化。

因此,PDE4抑制剂的特点是抗炎范围较广。

1、DNCB/DNFB模型能够很好地放大这种综合抗炎效应

半抗原诱导后,皮肤中会形成明显的多细胞炎症环境。

PDE4抑制以后,TNF-α、IL-4、IL-13及其他炎症因子可以同步下降,表皮增厚和炎症浸润也随之改善。

因此,PDE4项目最适合用这个模型回答:

候选药有没有稳定的局部抗炎作用;

不同外用浓度之间能不能形成剂量关系;

局部抗炎改善能不能进一步恢复皮肤屏障。

2、PDE4项目不需要强行照搬JAK的PD体系

PDE4药物并不存在一个类似“p-STAT下降”的单一近端PD。

如果硬去套JAK项目的检测逻辑,反而容易让结果失去靶点特异性。

PDE4项目更适合关注:

cAMP变化;

必要时观察PKA相关功能信号;

TNF-α、IL-4、IL-13等炎症因子;

表皮和真皮炎症浸润;

TEWL和屏障蛋白恢复。

如果候选药强调PDE4B或PDE4D亚型选择性,则可以进一步根据具体药理增加对应靶点表达和功能指标。

SECTION 05

05

JAK和PDE4项目的检测指标应该如何区分

同一个模型,不代表两类药物用同一套指标。

建议把共同终点和机制终点分开。

评价层级JAK抑制剂PDE4抑制剂
皮损红斑、脱屑、结痂、皮损评分同样需要
皮肤厚度耳厚、表皮厚度同样需要
病理H&E、炎症浸润同样需要
近端PDp-STAT1/3/6等cAMP及必要的PKA相关指标
Th2炎症IL-4、IL-13、TSLP、CCL17IL-4、IL-13
综合炎症TNF-α、IL-1β等TNF-α等尤其有价值
屏障TEWL、FLG、LOR、CLDN1同样重要
瘙痒抓挠、IL-31可根据定位选择
PK皮肤和血浆暴露外用项目同样建议

1、共同药效终点应该保持一致

如果企业需要头对头比较两个候选物,共同终点最好保持稳定。

例如皮损评分、耳厚或皮肤厚度、H&E、TEWL、FLG/LOR以及IL-4/IL-13。

这样便于横向判断综合药效。

2、机制指标再根据靶点拆开

JAK项目加入p-STAT。

PDE4项目加入cAMP及更偏综合炎症的PD。

这种设计能够避免“为了表格整齐,每个药都检测完全相同指标”的问题。

对药企而言,指标不是越统一越好,而是需要同时满足可比较性和靶点解释力。

SECTION 06

06

给药起点和治疗周期应该如何设计

1、正式药效建议优先采用治疗性给药

如果从第一次DNCB/DNFB致敏当天就给药,更接近预防性实验。

候选药很容易得到漂亮结果,因为它从疾病建立最早期就开始干预。

但对于已经进入明确治疗定位的JAK/PDE4候选药,更建议等皮损形成以后再开始治疗。

可以根据皮损评分、耳厚或者TEWL达到预设阈值后进行随机分组。

这样更接近真实临床场景。

2、药效周期应覆盖炎症和屏障两个阶段

炎症指标改善通常较快。

TEWL和屏障蛋白恢复往往需要更长时间。

如果项目只做数天治疗,可能看到红斑和炎症因子明显下降,但FLG、LOR和屏障功能仍然没有完全恢复。

因此,正式方案最好根据候选药定位拆成早期PD和后期组织终点。

例如:

早期时间点重点检测近端PD和炎症因子;

终点再评价组织病理、TEWL和屏障蛋白。

这样能够避免所有指标挤在一个时间点。

SECTION 07

07

外用药为什么要把皮肤屏障和局部暴露一起看

DNCB/DNFB特别适合外用药,但外用药项目也最容易出现“表型很好,机制解释不清”的问题。

1、炎症控制和屏障恢复不能混为一谈

候选药降低红斑、耳厚和炎症因子,说明抗炎有效。

但这并不代表皮肤屏障已经恢复。

屏障建议至少观察:

TEWL;

角质层含水量;

Filaggrin;

Loricrin;

Involucrin;

Claudin-1。

不需要所有项目都全部检测,但TEWL结合1—3个关键屏障蛋白通常具有较高价值。

尤其是PDE4、JAK这类长期外用药,能够同时改善炎症和屏障,比单纯降低皮损评分更接近临床转化。

2、外用浓度不能代替皮肤暴露

1%的制剂不代表皮肤里就一定比0.5%的候选药暴露更高。

药物分子性质、基质、促渗剂和皮肤屏障状态都会影响真实组织暴露。

而DNCB/DNFB模型本身会破坏皮肤屏障。

这意味着模型皮肤和正常皮肤的透皮吸收可能不同。

所以对于PCC阶段或制剂比较项目,建议增加皮肤PK。

至少明确皮肤组织浓度和血浆暴露。

如果候选药强调“局部高暴露、系统低暴露”,这一部分尤其重要。

SECTION 08

08

阳性药和剂量组应该怎样设置

1、阳性药应服务于项目目的

如果目的是验证模型是否具有稳定抗炎响应,糖皮质激素可以作为高敏感度阳性药。

如果目的是开发JAK候选药,则更建议增加已知JAK通路药作为同机制Benchmark。

如果是PDE4项目,则采用同类PDE4药物更有比较意义。

阳性药不只是证明模型做成功,还应尽可能帮助判断候选药相对于同机制药物处于什么水平。

2、剂量设计应避免只有“低中高”三个名义浓度

对于口服药,应结合PK设置暴露梯度。

对于外用药,应同时控制制剂浓度、单位面积给药量和涂药面积。

例如外用0.1%、0.3%、1.0%三个浓度,如果各组涂药面积不同或者涂抹量不统一,真实剂量实际上无法比较。

因此,外用项目应至少记录:

制剂浓度;

mg formulation/cm²;

每日频次;

实际治疗面积。

正式PCC项目再进一步连接皮肤浓度和PD。

SECTION 09

09

这个模型适合哪些项目,哪些项目不建议单独使用

DNCB/DNFB最大的价值在于快、稳定、指标丰富。

但它并不是所有特应性皮炎药物的最优模型。

项目类型推荐程度原因
外用JAK炎症、STAT、屏障均可评价
外用PDE4综合抗炎和屏障改善敏感
非激素小分子适合快速筛选
新外用制剂表型明确,便于比较
局部RNA药中高可结合靶点沉默和局部药效
系统JAK中高可做PK/PD和抗炎
IL-4/IL-13抗体可支持,但特异性有限
TSLP单抗TSLP可变化,但模型并非专一TSLP驱动
IL-31止痒生物药有抓挠表型,但可考虑更针对性模型
慢性复发型AD药物中低疾病自然史和慢性波动不足

1、特别需要警惕半抗原模型的接触性皮炎成分

DNCB和DNFB本身就是强致敏剂。

因此模型中的一部分炎症来自经典接触性免疫反应。

不同品系、诱导浓度和周期还可能使Th1/Th2比例发生明显变化。

所以如果候选药主要靶向一个非常具体的AD生物学轴,就不能只因为DNCB/DNFB模型“也有IL-4升高”就认为机制完全匹配。

2、它更适合作为快速药效模型,而不是所有项目的唯一疾病模型

对于小分子外用药,DNCB/DNFB往往已经能够提供很好的开发信息。

对于单抗、生物药或者非常强调慢性自然病程的项目,更适合把它作为第一层体内药效模型,再根据靶点特点增加MC903、HDM、NC/Nga等更有针对性的体系。

是否增加第二模型,应该由候选药机制决定,而不是为了形式完整。

SECTION 10

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DNCB/DNFB模型在JAK/PDE4药物研发中的推荐方案

如果企业开发的是JAK或PDE4小分子,这套模型可以按照研发阶段逐步升级。

1、早期Lead筛选

核心目标是快速判断有没有体内药效。

建议保留:

皮损评分;

耳厚或皮肤厚度;

H&E;

IL-4/IL-13;

1—2个靶点相关PD。

这一阶段不建议铺太多指标。

重点是淘汰体内没有稳定药效的候选物。

2、Lead确认

进入比较完整的治疗性DNCB/DNFB模型。

JAK项目建议加入p-STAT相关PD、TSLP/CCL17等机制指标以及TEWL。

PDE4项目可以增加cAMP相关检测、TNF-α和屏障终点。

如果是外用药,同时建立初步皮肤PK。

这一阶段开始寻找剂量—PD—药效关系。

3、PCC前药效包

到了PCC阶段,推荐把数据包分成四个模块:

模块重点内容
皮损药效评分、耳厚/皮厚、标准化影像
机制PDJAK项目看STAT,PDE4项目看cAMP及对应炎症
屏障功能TEWL、FLG/LOR/CLDN1
暴露皮肤PK、血浆PK及局部/系统暴露关系

如果产品定位包括明显止痒,可以再增加抓挠行为和IL-31。

如果候选药强调长效,则增加停药后的皮损和TEWL反弹观察。

最终对JAK和PDE4项目最有开发价值的,并不是一个“高剂量组显著改善皮损”的结果。

JAK项目应该能够说明:候选药在什么暴露或局部浓度下已经稳定抑制STAT相关炎症信号,并进一步改善皮肤炎症和屏障。

PDE4项目则应该说明:候选药在什么局部暴露下能够形成稳定的cAMP相关抗炎效应,同时控制综合炎症并恢复屏障。

DNCB/DNFB特应性皮炎动物模型的价值就在这里。

它并不是一个用于证明“药有抗炎作用”的简单皮炎模型,而是一套可以把皮损、病理、免疫炎症、屏障和局部制剂表现放到同一体系中的药效平台。

对于JAK和PDE4这类外用抗炎药,只要把靶点PD和共同疾病终点拆清楚,这个模型可以非常高效地完成候选物筛选、剂量比较和PCC前药效确认。

真正需要避免的,是因为DNCB/DNFB成模方便,就把它当成所有特应性皮炎靶点的万能模型。

模型的价值始终取决于候选药想解决什么问题。对于JAK/PDE4,它的优势很明确;对于更高度依赖单一Th2通路、慢性自然病程或者系统性生物药的项目,则应明确它的边界,再决定是否需要补充第二套疾病模型。

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