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IMQ银屑病样皮炎动物模型:TYK2/JAK抑制剂评价
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

TYK2和JAK通路已经成为银屑病小分子药物研发的重要方向,但进入动物实验以后,一个非常常见的问题是:候选物在IMQ银屑病样皮炎模型中明显降低了红斑、鳞屑和IL-17A,能不能直接说明TYK2或JAK靶点已经在体内被有效命中?

答案需要拆开来看。

IMQ模型的优势非常明确。外用咪喹莫特后,小鼠可以在较短时间内形成红斑、鳞屑、皮肤增厚、表皮棘层增生和明显的IL-23/IL-17相关炎症,实验周期短、动态表型清楚,非常适合TYK2/JAK类候选物的早期体内药效排序、剂量探索,以及口服和外用制剂的快速PoC。

但IMQ首先建立的是急性银屑病样炎症。模型起始端包含强烈的先天免疫刺激,随后才形成IL-23/IL-17、角质形成细胞炎症放大等病理过程。因此,候选药在IMQ模型中改善皮损,可以证明它能够控制这套复杂炎症网络,却不能仅凭IL-17A下降就直接认定“选择性阻断了IL-23-TYK2轴”。

对于医药企业而言,真正有开发价值的方案应该把问题拆成几个层级:候选物有没有体内药效,TYK2/JAK相关近端PD是否真正受到抑制,皮肤炎症和角质形成细胞异常是否同步改善,实现这些作用需要多大的药物暴露,以及这种机制能否在更干净的IL-23驱动模型中重复。

因此,IMQ模型最适合承担的是“快速药效筛选+初步机制确认”。当候选物进入更高阶段,特别是高度选择性TYK2抑制剂,还需要进一步完成更聚焦的靶点验证。

导读

一、IMQ银屑病样皮炎动物模型适合解决哪些TYK2/JAK研发问题

二、TYK2抑制剂和JAK抑制剂为什么不能使用同一套PD逻辑

三、给药窗口如何决定实验回答的是预防还是治疗

四、TYK2/JAK项目的核心药效终点应该怎样分层

五、如何证明候选物真正命中TYK2/JAK信号

六、角质形成细胞为什么必须纳入药效评价

七、口服与外用TYK2/JAK抑制剂应该怎样分别设计

八、PK/PD如何建立剂量、暴露与皮损改善之间的关系

九、阳性药、Vehicle和分组应该如何设置

十、什么时候IMQ模型已经不够,需要升级第二模型

十一、不同研发阶段如何配置数据包

十二、IMQ模型评价TYK2/JAK抑制剂的常见设计问题

SECTION 01

01

IMQ银屑病样皮炎动物模型适合解决哪些TYK2/JAK研发问题

1、最适合做快速体内药效排序

IMQ模型最大的企业价值之一就是周期短。

连续外用IMQ后,小鼠皮肤会快速出现红斑、鳞屑和增厚,同时伴随表皮过度增生以及IL-23/IL-17相关炎症。因此,对于已有多个候选化合物需要进行体内排序的项目,可以较快回答:

候选物有没有明确体内药效;

不同剂量能否形成剂量反应;

候选物之间药效强弱是否能够拉开;

口服或外用给药是否能够达到有效组织暴露。

这一阶段真正需要的是快速淘汰明显缺乏体内效力的化合物,而不是一次动物实验完成全部TYK2/JAK机制验证。

2、适合比较表型改善与机制PD是否一致

TYK2/JAK抑制剂的一个优势是存在相对清楚的下游信号。

因此,IMQ模型除了看皮损,还可以同步检测STAT相关磷酸化、IL-17相关炎症和表皮增生。

如果能够看到:

药物暴露增加;

近端STAT相关PD下降;

IL-17相关炎症减轻;

表皮增生下降;

皮损评分改善,

就可以初步建立比较完整的体内药理链。

3、适合外用TYK2/JAK产品的早期评价

对于外用小分子而言,IMQ模型尤其方便。

皮损区域明确,可以按照统一面积连续外用,既能评价皮肤表型,又可以同步获得病变皮肤中的药物浓度和局部PD。

这类项目最有价值的数据不只是“外用组有效”,而是能否证明:

皮肤暴露足够高;

血浆暴露保持较低;

局部STAT相关PD受到抑制;

最终产生明确皮损获益。

这才真正体现外用产品的局部治疗优势。

SECTION 02

02

TYK2抑制剂和JAK抑制剂为什么不能使用同一套PD逻辑

TYK2属于JAK家族成员,但TYK2、JAK1、JAK2和JAK3参与的细胞因子信号并不相同。

因此,“检测一个p-STAT3”不能概括所有JAK类药物的靶点作用。

1、TYK2项目重点围绕IL-23、IL-12和I型干扰素相关信号

TYK2参与多类细胞因子受体信号。

在银屑病中最重要的关联之一,是IL-23维持IL-17相关炎症反应。

IL-23受体信号涉及TYK2和JAK2,并进一步激活STAT3等下游信号;IL-12则与STAT4相关;I型干扰素又涉及TYK2/JAK1以及STAT1/STAT2。

因此,高选择性TYK2项目最好根据候选物药理特点,选择真正能够体现其机制的功能性PD。

2、JAK1/JAK2/JAK3项目需要根据选择性重新配置指标

如果候选物属于广谱JAK抑制剂或者选择性JAK1抑制剂,其作用范围通常明显不同于高度选择性TYK2药物。

例如某些JAK1相关信号可以影响多种炎症细胞因子,而JAK2还参与多种造血相关通路。

因此,同样在IMQ模型中出现皮损改善,背后的药理宽度可能完全不同。

正式项目应先明确候选物的生化和细胞选择性,再决定动物中需要重点验证哪一组STAT相关PD。

3、p-STAT3下降不能单独证明TYK2被命中

这是IMQ项目非常容易出现的解释错误。

STAT3能够被多个上游通路激活。

IMQ造成的复杂皮肤炎症本身就可以通过多种细胞因子提高p-STAT3。

因此,如果候选药治疗以后p-STAT3下降,只能说明相关炎症信号受到抑制,并不能独立证明变化一定来自TYK2直接抑制。

真正的TYK2靶点确认,最好进一步结合特定细胞因子刺激下的功能性PD,或者增加IL-23驱动模型。

SECTION 03

03

给药窗口如何决定实验回答的是预防还是治疗

IMQ模型周期短,所以给药时间对结果解释影响特别明显。

1、从第一天同步给药主要评价疾病建立抑制

如果IMQ第一次涂抹时就开始给予候选物,药物实际上从炎症启动阶段就已经存在。

这种设计很适合:

早期Lead排序;

证明候选物具有体内抗炎效力;

快速探索剂量关系。

但这类结果更接近“阻止银屑病样皮损形成”。

如果项目希望模拟患者已有明显皮损后的治疗场景,解释力会受到限制。

2、皮损形成后再给药更接近治疗性评价

可以先连续给予IMQ,使动物出现明确红斑、鳞屑和皮肤增厚,再按照基础疾病程度进行分层随机,然后开始候选物治疗。

这一设计可以直接回答:

药物能不能逆转已经形成的炎症;

表皮棘层增生能否恢复;

皮损改善需要多长时间。

对于已经进入候选物确认阶段的项目,治疗性窗口通常比全程同步给药更有价值。

3、IMQ持续刺激和停用IMQ后治疗回答的是不同问题

治疗期间继续外用IMQ,代表药物需要在持续病理刺激下控制炎症。

停止IMQ后再治疗,则会同时受到模型自然恢复影响。

如果采用后者,就必须充分考虑模型组自身皮损下降速度,否则很容易把自然消退误认为候选药药效。

因此,早期正式药效比较通常更适合在持续IMQ挑战背景下完成。

SECTION 04

04

TYK2/JAK项目的核心药效终点应该怎样分层

IMQ模型指标很多,但企业项目没有必要全部铺开。

建议按照皮损、组织、炎症和机制四层建立数据包。

1、第一层:动态皮损表型

建议每日或固定频率评价:

红斑;

鳞屑;

皮肤增厚;

综合色损评分;

标准化照片。

背部模型可以使用改良PASI样评分,耳部模型则可以增加耳厚连续测量。

这类指标最大的价值是能够获得完整的药效时间曲线。

2、第二层:皮肤组织病理

HE建议重点观察:

表皮厚度;

棘层增生;

角化异常;

炎症细胞浸润。

对于银屑病样皮炎,表皮厚度是非常稳定、也非常实用的组织学终点。

如果皮损评分下降但表皮仍然明显增厚,需要谨慎判断候选药是否真正改变了病理过程。

3、第三层:角质形成细胞增殖

可以增加Ki67或PCNA。

IMQ模型中表皮过度增殖非常明显。

对于TYK2/JAK抑制剂而言,如果炎症下降以后Ki67和表皮厚度同步恢复,说明药效已经从细胞因子层传导到实际组织结构。

4、第四层:炎症指标

可以优先选择:

IL-17A;

IL-17F;

IL-23相关指标;

IL-22;

TNF-α;

必要的S100A8/S100A9等角质形成细胞炎症相关分子。

并不需要所有项目都做完整炎症因子面板。

如果核心是TYK2,应该把有限资源优先放到TYK2相关PD和IL-23/IL-17主轴,而不是无限增加下游细胞因子。

SECTION 05

05

如何证明候选物真正命中TYK2/JAK信号

这一部分决定了IMQ实验究竟只是药效筛选,还是能够进一步支持靶点机制。

1、机制PD最好比最终皮损更早检测

STAT磷酸化属于快速信号事件。

候选药给药以后,p-STAT变化可能在较早阶段就已经出现,而等到最终处死时,皮肤炎症整体下降以后,各组信号差异可能反而缩小。

因此,可以设置独立的早期PD取材时间。

一个动物项目不一定所有小鼠都等到同一个终点。

部分动物可以用于早期PD,另一部分用于最终皮损和病理。

2、功能性细胞因子刺激PD比静态组织蛋白更有解释力

如果项目需要强调TYK2选择性,可以考虑使用与候选药作用机制相匹配的细胞因子刺激体系。

例如通过IL-23、IL-12或者I型干扰素刺激,观察对应STAT磷酸化能否被候选物抑制。

这种设计能够回答:

在给定体内暴露下,靶点究竟有没有被充分覆盖。

相比单纯检测IMQ皮损中的p-STAT3,功能性挑战具有更清楚的靶点解释。

3、TYK2项目最好把“靶点命中”和“疾病改善”分开报告

可以把结果明确拆成两条:

第一条是Target Engagement/PD:

药物暴露→TYK2相关功能PD下降。

第二条是Disease Efficacy:

IL-17相关炎症下降→表皮增生减轻→PASI样评分改善。

两条都成立时,才能较有说服力地说明候选物已经形成从靶点到疾病的药理闭环。

SECTION 06

06

角质形成细胞为什么必须纳入药效评价

银屑病不是单纯的T细胞疾病。

角质形成细胞不仅是炎症攻击对象,本身也是炎症放大的重要参与者。

1、IL-17最终需要在角质形成细胞层形成组织表型

IL-17等信号作用于角质形成细胞以后,可以诱导多种炎症和趋化分子,并促进表皮异常增生。

这也是为什么IMQ模型会形成明显鳞屑和棘层增生。

因此,TYK2/JAK项目不能停留在“IL-17A降低”。

更完整的结果应该继续看到:

角质形成细胞炎症输出下降;

Ki67减少;

表皮厚度恢复;

角化异常改善。

2、外用TYK2/JAK抑制剂可能直接影响角质形成细胞

近期研究已经提示,局部TYK2抑制不仅可以改变免疫炎症,也可能直接影响角质形成细胞自身的炎症程序。

因此,外用项目尤其值得增加人角质形成细胞体系。

可以分别使用IL-17、TNF或其他银屑病相关刺激,再观察候选物对:

炎症因子;

增殖;

分化;

相关信号

的直接影响。

这样可以把动物中复杂的整体药效,进一步拆成皮肤局部细胞机制。

3、外用药尤其要区分直接皮肤作用和系统作用

如果外用制剂在血浆中已经出现较高暴露,动物皮损改善就不能全部解释为局部皮肤作用。

因此,局部皮肤PD和血浆PK必须同步看。

理想的外用产品应该表现为:

皮肤高暴露;

局部PD明显;

皮损改善;

血浆暴露较低。

SECTION 07

07

口服与外用TYK2/JAK抑制剂应该怎样分别设计

两种给药方式不能只是换一条给药途径。

研发关注点明显不同。

1、口服项目重点看系统暴露和持续靶点覆盖

对于口服TYK2/JAK抑制剂,正式实验需要确认:

血浆暴露;

Cmax;

AUC;

必要的稳态浓度;

给药间隔内PD覆盖。

如果一个候选物给药后2小时能够完全抑制STAT信号,但24小时以后已经完全恢复,那么每天一次是否足够就需要重新评估。

因此,给药频次最好由PK/PD决定,而不是机械照搬同类药。

2、外用项目重点看皮肤有效暴露和系统暴露分离

对于外用制剂,建议至少获得:

皮肤总浓度;

血浆浓度;

必要时表皮/真皮分层浓度。

如果候选药主要作用于表皮角质形成细胞和局部免疫细胞,表皮暴露尤其重要。

同样的整块皮肤浓度,如果主要药物位于真皮甚至皮下,实际靶点覆盖未必理想。

3、IMQ造成屏障损伤后,外用药透皮可能明显改变

这是外用IMQ项目非常重要的技术问题。

银屑病样皮损形成以后,表皮结构和屏障都发生改变。

因此,健康皮肤中的透皮实验不能完全代表IMQ病变皮肤。

正式项目如果需要进行皮肤PK,最好直接在疾病状态下取样。

这也更接近真实银屑病病灶中的药物暴露。

SECTION 08

08

PK/PD如何建立剂量、暴露与皮损改善之间的关系

真正有开发价值的TYK2/JAK项目,最终应该尽量形成剂量—暴露—PD—药效关系。

1、低剂量最好能够覆盖接近无效区间

如果低、中、高三个剂量全部达到接近最大药效,很难找到最低有效暴露。

因此,剂量范围应该尽量覆盖:

低于充分靶点覆盖;

接近有效覆盖;

达到药效平台。

这样才能真正建立暴露阈值。

2、药效平台和PD平台应该同时判断

理想情况下可能看到:

低暴露:STAT相关PD抑制不足,皮损改善有限;

中等暴露:PD明显抑制,皮损和病理显著改善;

高暴露:PD基本达到平台,继续增加暴露后皮损改善有限。

这种结果对后续剂量选择非常有价值。

因为它能够告诉研发团队继续增加暴露是否还有必要。

3、广谱JAK项目还需要关注“过度通路覆盖”

广谱JAK抑制剂可能在获得更强抗炎作用的同时影响更多生理性细胞因子信号。

因此,最高剂量组如果表现出明显体重下降、血细胞变化或其他系统影响,需要结合暴露重新判断。

对于选择性TYK2项目,较好的药效—安全分离本身就是产品差异化的一部分。

SECTION 09

09

阳性药、Vehicle和分组应该如何设置

1、基础口服项目

可以考虑:

正常对照组;

IMQ模型组;

候选药低剂量;

候选药中剂量;

候选药高剂量;

阳性参考组。

如果候选物定位高度选择性TYK2,可以优先选择具有同机制代表性的参考药进行Benchmark。

这有利于判断候选物在相似暴露下的药效水平。

2、外用项目必须加入Vehicle

外用制剂基质本身可能影响皮肤水合、屏障和炎症。

因此建议至少包括:

IMQ模型;

空白Vehicle;

候选药外用组;

必要的同机制参考组。

如果比较新制剂和普通制剂,则还需要尽量统一API名义剂量,再通过皮肤PK解释实际递送差异。

3、IMQ本身的Vehicle也需要保持一致

IMQ通常以成品乳膏形式使用。

不同批次、涂抹量、面积和操作时间都可能影响模型强度。

正式项目应固定:

IMQ用量;

给药面积;

每日操作时间;

脱毛方法;

皮肤状态。

IMQ模型周期短,前两天的轻微操作差异就可能迅速放大。

SECTION 10

10

什么时候IMQ模型已经不够,需要升级第二模型

这是TYK2/JAK项目最重要的研发决策之一。

1、如果目标只是证明候选物有银屑病体内药效,IMQ非常合适

对于早期Lead筛选和剂量排序,IMQ效率很高。

如果多个候选物中只有一个能够稳定降低PASI样评分、表皮增厚和IL-17相关炎症,这个结果已经足以支持早期筛选决策。

2、高选择性TYK2项目建议进一步升级IL-23模型

如果项目已经进入候选物确认阶段,并且核心产品故事是:

高度选择性TYK2;

特异抑制IL-23相关通路;

减少广谱JAK相关作用,

那么IMQ本身无法完全承担这类结论。

更推荐增加IL-23皮内注射银屑病样模型。

这一模型直接从IL-23驱动,可以更干净地观察:

IL-23相关STAT PD;

IL-17反应;

耳厚或皮肤增厚;

表皮增生。

IMQ和IL-23两个模型可以形成很清楚的分工:

IMQ证明候选物能够控制复杂银屑病样皮炎;

IL-23模型证明候选物真正命中核心TYK2相关病理轴。

3、慢性复发问题也不能全部依赖IMQ

IMQ通常属于急性模型。

如果产品核心价值已经转向长期维持、停药复发、组织驻留记忆T细胞等慢性疾病问题,就需要重新考虑更加合适的模型体系。

不能通过简单把IMQ从7天延长到更久,就认为已经获得了完整慢性银屑病模型。

SECTION 11

11

不同研发阶段如何配置数据包

IMQ最大的优势是可以按照研发阶段逐步升级,而不需要第一次实验就把所有指标做满。

1、早期Lead筛选

目标是快速判断候选物有没有体内药效。

建议保留:

PASI样评分;

皮肤或耳厚;

HE;

表皮厚度;

1—2个核心炎症指标。

这一阶段可以一次比较多个候选物。

不建议把成本大量投入到复杂机制。

2、Lead确认和剂量研究

候选物已经显示稳定药效后,建议增加:

低、中、高剂量;

血浆PK;

核心STAT相关PD;

IL-17A/IL-23相关指标;

Ki67;

皮肤病理。

如果是外用药,则增加皮肤PK和血浆暴露。

此时开始建立暴露—PD—药效关系。

3、PCC前机制确认

候选产品相对成熟后,建议形成四个模块:

数据模块推荐内容
临床相关皮损红斑、鳞屑、厚度、PASI样评分
组织病理表皮厚度、角化、Ki67、炎症浸润
靶点与炎症TYK2/JAK相关PD、IL-23/IL-17
暴露关系血浆PK、皮肤PK、PD覆盖时间

高度选择性TYK2项目可以进一步增加IL-23第二模型。

这样才能逐步完成:

复杂炎症药效;

靶点特异性;

暴露关系

三个层面的确认。

SECTION 12

12

IMQ模型评价TYK2/JAK抑制剂的常见设计问题

1、看到IL-17下降就认定TYK2被直接抑制

IL-17属于下游疾病指标。

真正的靶点证明需要更靠近TYK2/JAK的功能性PD。

2、用一个p-STAT3概括所有JAK药物

不同JAK家族成员参与的细胞因子信号不同。

PD应围绕候选物真实选择性设计。

3、同步给药以后直接称为治疗性研究

IMQ第一天就开始给药主要反映疾病建立抑制。

如果项目强调治疗已存在皮损,应增加真正的治疗窗口。

4、只看PASI样评分

红斑和鳞屑改善需要进一步通过表皮厚度和组织学确认。

5、所有机制指标只在最终一天检测

近端STAT PD很可能早于组织改善出现。

建议增加早期PD时间点。

6、高选择性TYK2项目只做IMQ一个模型

IMQ非常适合快速药效PoC,但如果需要证明IL-23-TYK2轴特异性,后续更建议增加IL-23模型。

7、外用药不做Vehicle组

外用基质本身可能改变皮肤状态。

没有Vehicle,很难判断API真实贡献。

8、外用药只测血浆PK,不测皮肤暴露

外用产品真正需要证明的是局部暴露优势。

血浆浓度低并不能说明皮肤已经达到有效浓度。

9、皮肤PK不考虑表面残留

外用制剂取样前如果没有标准化清洁,残留在皮肤表面的药物可能明显高估组织浓度。

10、健康皮肤PK直接替代病变皮肤PK

IMQ造成的表皮和屏障异常会影响透皮行为。

正式项目更建议在疾病状态下评价。

11、广谱JAK药效强,就直接认为比TYK2选择性药物更有优势

更广的细胞因子抑制可能带来更明显的短期皮损改善,但同时意味着更广的生理通路覆盖。

候选物评价应把药效、选择性和安全窗放在一起判断。

12、IMQ阴性就直接做No-Go

如果候选物高度依赖特定IL-23/TYK2机制,而IMQ中的整体药效不强,需要先确认体内暴露和靶点PD是否达到预期。

只有在暴露充分、PD确实命中以后仍缺乏药效,阴性结果才更具有No-Go价值。

IMQ银屑病样皮炎动物模型用于TYK2/JAK抑制剂评价,最大的优势在于能够用较短周期把候选物放进一个包含先天免疫、IL-23/IL-17炎症和角质形成细胞异常的完整皮肤环境中,快速判断体内药效强弱。

但对于TYK2/JAK这类具有明确通路机制的药物,真正的开发价值不能停留在“红斑下降、IL-17降低”。

一个更有说服力的数据链应该表现为:

候选药达到有效血浆或皮肤暴露→TYK2/JAK相关功能性PD受到抑制→IL-23/IL-17相关炎症下降→角质形成细胞过度增殖得到控制→表皮厚度和皮损改善。

如果是外用项目,还应该进一步增加:

皮肤高暴露→局部PD明显→系统暴露较低

这一层局部选择性证据。

而对于高度选择性TYK2候选物,IMQ完成的主要是复杂疾病环境中的第一轮验证。到了候选物确认阶段,再通过IL-23驱动模型验证TYK2相关机制,会比继续在IMQ模型中增加更多下游炎症指标更有价值。

因此,IMQ模型最合理的研发定位不是承担所有银屑病机制结论,而是成为TYK2/JAK项目中的第一道高效率体内筛选门槛。

先回答候选物有没有药效、需要多少暴露、PD是否命中,再决定是否进入IL-23等更聚焦的第二模型。

这样得到的结果才能真正支持Lead排序、剂量选择、给药方式优化以及后续PCC决策。

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