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系统性红斑狼疮Pristane小鼠动物模型:IFN靶向药为什么不能只看anti-dsDNA
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PREFACE 00

前言

Pristane诱导系统性红斑狼疮(SLE)小鼠模型有一个非常突出的特点:I型干扰素(IFN-I)轴参与程度高。Pristane刺激后,Ly6C高表达炎症性单核细胞大量募集并产生IFN-I,随后形成明显的干扰素刺激基因表达,也就是常说的IFN signature;再往后才逐渐出现ANA、anti-RNP/Sm、anti-dsDNA等自身抗体以及肾炎、关节炎等器官表型。

正因为这一特点,Pristane模型非常适合IFNα/β、IFNAR、TLR7、IRF5/IRF7、JAK1/TYK2以及其他IFN通路候选药的临床前验证。但实际项目中也很容易出现一个评价偏差:给药以后首先盯住anti-dsDNA,只要抗体没有明显下降,就认为IFN通路没有被充分抑制。

对于IFN靶向药,这种判断往往过早。

anti-dsDNA属于已经跨过多层免疫反应以后形成的下游血清学结果。从候选药命中IFN通路,到B细胞和浆细胞状态改变,再到已经存在的自身抗体下降,本来就需要时间;不同Pristane品系的自身抗体谱也不完全一致,其中anti-RNP/Sm等RNA相关自身抗体本身就是这一模型非常重要的特征。更进一步,即使IFN通路已经被强烈抑制,短期内也不要求anti-dsDNA立即同步下降。

对于这类项目,更合理的评价顺序应该是:

药物暴露是否充分→IFN通路是否真正被阻断→IFN依赖的免疫细胞和炎症网络是否改变→自身抗体是否随后变化→器官损伤是否最终获益。

anti-dsDNA仍然重要,但它更适合作为血清学和疾病结果的一部分,而不是IFN靶向药最靠前的药效判定指标。

导读

一、为什么Pristane模型特别适合IFN靶向药 二、为什么anti-dsDNA不能作为IFN药效的第一判断标准 三、IFN靶向药最前面的PD到底应该看什么 四、靶向IFNα、IFNAR和JAK/TYK2,为什么不能使用完全相同的指标 五、anti-dsDNA、anti-RNP/Sm和补体应该怎样重新排序 六、如果项目定位狼疮性肾炎,IFN抑制和肾脏药效应该怎样连接 七、给药时间和采样时间为什么会直接改变项目结论 八、正式药效研究的分组和终点应该怎样设计 九、Pristane中IFN药效太好时,什么时候需要第二模型验证

一、为什么Pristane模型特别适合IFN靶向药

很多自发性狼疮小鼠都能够产生自身抗体和肾炎,但不同模型对IFN-I的依赖程度并不相同。Pristane模型的突出价值,在于它可以在非自身免疫易感背景的小鼠中建立较强的IFN-I程序,并形成与人SLE中IFN-high亚群具有一定相似性的干扰素特征。

Pristane腹腔注射以后,局部会形成长期炎症环境,大量Ly6C高表达单核细胞持续进入腹腔。这些细胞是Pristane模型早期IFN-I的重要来源之一。IFN产生后进一步诱导Mx1、Isg15、Oas家族、Ifit家族、Irf7、Cxcl10等一系列干扰素刺激基因,同时促进TLR7相关反应、炎症单核细胞募集以及后续自身免疫建立。

值得注意的是,这条IFN程序出现得很早。Pristane处理后数周内就可以观察到明显的IFN相关改变,而自身抗体通常需要更长时间逐渐形成,肾脏和其他器官损伤则进一步滞后。

这使Pristane模型天然形成了三个不同时间层级:

疾病层级典型变化更适合回答的问题
早期IFN启动IFN-I、ISG、Ly6C高表达单核细胞、CXCL10等改变候选药是否真正命中IFN轴
中期自身免疫建立ANA、anti-RNP/Sm、anti-dsDNA、B细胞和浆母细胞变化上游IFN抑制能否改变自身免疫
后期器官损伤蛋白尿、肾脏IgG/C3沉积、肾炎以及其他器官表型是否形成真正疾病修饰

对于IFN靶向候选药,这种时间分层非常有价值。项目可以在疾病后期得到最终器官药效,同时又能够在早期获得清晰PD,从而避免等几个月以后只根据anti-dsDNA和肾病理判断药物到底有没有命中靶点。

SECTION 01

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为什么anti-dsDNA不能作为IFN药效的第一判断标准

anti-dsDNA是SLE非常重要的自身抗体,也是很多动物实验中的经典终点。但它与IFN通路并不处在同一个药理层级。

IFNAR被阻断以后,首先发生的是受体下游JAK-STAT信号和IFN刺激基因表达下降;随后才可能影响树突细胞、单核细胞、B细胞活化和浆母细胞形成;已经形成的抗体还要受到浆细胞寿命、抗体半衰期以及后续自身抗原刺激等因素影响。因此,从通路抑制到anti-dsDNA下降,中间隔着多层生物学过程。

这也是为什么临床IFNAR阻断治疗中,IFN gene signature可以快速、明显并持续被抑制,但anti-dsDNA和补体变化未必按照相同速度和幅度出现。对于临床前Pristane项目,同样不适合要求所有指标同步改变。

另一个问题来自模型本身。Pristane诱导的自身抗体谱非常丰富,anti-RNP/Sm、anti-Su以及其他核抗原相关抗体都是重要组成部分,不同小鼠品系中anti-dsDNA的强度、IgG/IgM构成和出现时间存在差异。如果正式项目只选anti-dsDNA一个指标,很可能把模型自身的血清学异质性误读为药物差异。

因此,一个典型的错误结论可能是:

给药后IFN相关基因已经下降80%,CXCL10下降明显,炎症性单核细胞也减少,但第4周anti-dsDNA没有显著下降,于是判定候选药“IFN抑制不足”。

更合理的判断应该是:候选药已经完成早期靶点命中,是否能够进一步改变自身抗体和器官损伤,需要按照更长的疾病时间尺度继续观察。

SECTION 02

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IFN靶向药最前面的PD到底应该看什么

对于真正靶向IFN轴的候选药,最有价值的PD应该尽量靠近药物作用位置。

1、IFN刺激基因应该成为核心PD之一

相比单独检测血清IFNα,IFN刺激基因通常更适合反映一段时间内IFNAR信号是否持续活跃。Pristane模型本身具有明显的IFN signature,因此可以在外周血、脾脏、腹腔炎症细胞以及肾组织中选择一组稳定ISG进行检测。

常用方向可以包括Mx1、Isg15、Ifit1/Ifit3、Oas家族、Irf7以及Cxcl10等。正式项目不需要无限增加基因数量,而更适合在预实验中筛出3~6个模型窗口稳定、对候选药响应明确的指标,形成简化IFN-PD panel。

如果候选药给药以后这组ISG快速而持续下降,可以直接说明IFN信号已经受到抑制。

2、血清IFNα可以测,但不建议单独承担主要PD

IFNα本身具有生物学意义,但血液浓度较低、亚型较多,而且检测容易受到方法灵敏度影响。不同时间点还可能存在明显波动。

因此,血清IFNα更适合作为辅助指标,与ISG共同使用。尤其对于直接中和IFNα的抗体项目,还要注意总IFNα、游离IFNα以及药物结合后的检测干扰并不是同一个概念。

3、pSTAT1/STAT2可以帮助把受体信号再往前推进

如果候选药直接阻断IFNAR或者JAK1/TYK2,STAT1/STAT2磷酸化比anti-dsDNA更加接近真正的受体后信号。

可以采用离体IFN刺激后检测pSTAT,或者在合适组织中评价基础信号状态。如果药物暴露充分,但pSTAT和ISG都没有下降,才更需要优先怀疑靶点覆盖不足或给药方案不合适。

4、CXCL10等IFN相关蛋白可以作为桥接指标

基因表达适合作为近端PD,而CXCL10等循环蛋白则能够把通路抑制进一步连接到系统炎症环境。对于后续希望建立临床转化指标的项目,这类血浆蛋白通常比只能在终点取材的组织指标更有价值。

因此,一个较清晰的IFN药效评价结构可以设置为:

层级推荐指标主要作用
PK血药浓度、暴露持续时间确认药物是否达到有效暴露
靶点/近端PDIFNAR占位、pSTAT1/2等确认受体或信号节点被命中
IFN功能PDMx1、Isg15、Ifit、Oas、Irf7等ISG判断IFN程序是否真正被压低
循环桥接CXCL10、IFN相关细胞因子判断系统炎症是否随之改变
免疫细胞Ly6C高表达单核细胞、B细胞/浆母细胞等判断免疫网络是否重塑
血清学ANA、anti-RNP/Sm、anti-dsDNA、补体评价自身免疫结果
器官终点蛋白尿、肾病理、IgG/C3沉积等判断最终疾病修饰

对于IFN靶向药来说,真正的Go/No-Go不应该等到最后一层才开始判断。

SECTION 03

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靶向IFNα、IFNAR和JAK/TYK2,为什么不能使用完全相同的指标

“IFN靶向药”实际上包含多个完全不同的药理位置。如果所有项目都使用“血清IFNα+anti-dsDNA+蛋白尿”这一套指标,很容易出现机制解释错误。

1、直接中和IFNα

这类产品作用于配体。真正需要确认的是游离IFNα是否下降,以及下游ISG是否同步受到抑制。

需要注意,I型IFN不仅包括多个IFNα亚型,还包括IFNβ等成员。一个只中和部分IFNα亚型的药物,即使血清IFNα明显下降,也不一定能够完全关闭IFNAR下游信号。因此最终仍然需要ISG确认功能性通路是否真正被压制。

2、阻断IFNAR

IFNAR阻断位于多个I型IFN的共同受体层面,因此ISG neutralization通常是最重要的功能PD之一。

如果使用抗体类候选药,还可以进一步增加受体占位和PK,判断给药间隔内IFNAR是否持续得到覆盖。对于人源临床抗体,需要首先确认是否能够识别小鼠IFNAR;如果不存在足够的种属交叉反应,就需要使用针对小鼠靶点的替代抗体或合适的药理工具,不能直接把临床分子机械用于小鼠。

3、JAK1/TYK2等受体下游药物

这类候选药即使非常有效,也不一定使血清IFNα下降。

原因是药物阻断的是IFNAR之后的信号传递,上游细胞仍可能继续产生IFN。此时如果项目把“血清IFNα有没有下降”作为核心PD,反而可能误判药物。

更合适的是看pSTAT、ISG和下游炎症网络。

4、TLR7、IRF5、IRF7等上游候选药

这类药物处在IFN产生之前。如果有效,理论上可以同时影响IFN产生和ISG,同时还可能直接影响B细胞和其他TLR7依赖过程。

因此,看到anti-dsDNA下降并不能自动证明全部疗效都由IFN下降介导。最好同时证明IFN-I、ISG和相关免疫细胞链条发生改变。

候选药位置最值得优先观察的PD不宜单独依赖的指标
IFNα中和游离IFNα+ISGanti-dsDNA
IFNAR阻断受体占位+pSTAT+ISG血清IFNα
JAK1/TYK2pSTAT+ISGIFNα下降
TLR7抑制IFN产生+ISG+TLR7相关免疫表型单一自身抗体
IRF5/IRF7IFN/ISG+相关转录和免疫表型只看蛋白尿

所以,同一个Pristane模型可以评价多个IFN相关靶点,但药理层级越不同,PD设计越不能照搬。

SECTION 04

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anti-dsDNA、anti-RNP/Sm和补体应该怎样重新排序

Pristane模型的一个重要特点,是能够形成比较丰富的自身抗体谱,尤其是RNA结合蛋白相关自身抗体。对于B细胞和IFN相关项目,只检测anti-dsDNA会丢失相当一部分模型信息。

如果候选药作用于TLR7—IFN轴,anti-RNP/Sm尤其值得关注。Pristane模型中RNA相关自身抗原和TLR7信号具有较强联系,因此anti-RNP/Sm往往能够提供不同于anti-dsDNA的信息。

ANA适合评价整体自身抗体环境,但特异性较弱;anti-dsDNA具有较高临床认知度,仍然应该保留;anti-RNP/Sm则更加符合Pristane模型自身特点。

对于肾炎项目,还应同时关注补体沉积和血清补体相关变化。自身抗体下降并不自动意味着肾脏免疫复合物已经清除,反过来肾脏病理改善也不要求所有血清抗体同时快速恢复正常。

因此,血清学更适合被分成一个组合,而不是寻找“唯一最重要的抗体”。

血清学指标主要价值
ANA整体自身免疫背景
anti-dsDNA经典SLE血清学和疾病支持终点
anti-RNP/Sm更符合Pristane模型RNA抗原/TLR7特点
总IgG/免疫球蛋白判断广泛体液免疫抑制程度
C3/C4或相关补体指标评价免疫复合物/补体消耗背景

如果候选药处理后ISG下降明显,anti-RNP/Sm开始下降,而anti-dsDNA暂时没有明显变化,不能简单判断药物“只部分有效”。需要结合具体靶点和时间窗口重新解释。

SECTION 05

05

如果项目定位狼疮性肾炎,IFN抑制和肾脏药效应该怎样连接

Pristane可以形成免疫复合物性肾炎,但不同品系的肾脏严重程度差异明显。BALB/c和部分其他品系更容易形成明显肾小球病变和蛋白尿,而C57BL/6往往相对温和。因此,如果项目主适应症已经明确是狼疮性肾炎,模型品系和治疗起始时间必须围绕肾脏终点重新选择。

IFN靶向药在肾炎项目中至少要回答三个层级。

第一层是系统性IFN是否被抑制。ISG、pSTAT以及相关循环标志物负责回答这一问题。

第二层是自身免疫和免疫复合物是否改变。anti-dsDNA、anti-RNP/Sm以及肾小球IgG、C3沉积处于这一层。

第三层才是肾脏功能和结构是否真正改善,包括UACR/尿蛋白、肾小球增生、炎症浸润和慢性损伤。

这三层并不要求同步变化。

例如IFN-PD在给药1~2周内已经明显下降,而免疫复合物沉积可能需要更长时间才发生变化;蛋白尿和病理又受到已经形成的肾组织损伤影响,恢复速度可能进一步滞后。

所以,对狼疮性肾炎项目而言,一个较合理的链条是:

IFN-PD快速下降→自身免疫逐渐减弱→肾小球免疫复合物和补体相关损伤下降→蛋白尿及组织病理改善。

如果只在终点测一次anti-dsDNA和蛋白尿,就完全看不到这条过程。

SECTION 06

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给药时间和采样时间为什么会直接改变项目结论

Pristane模型是典型的慢病程模型。IFN信号、自身抗体和器官损伤出现的时间明显不同,因此给药从8周开始和从3个月甚至蛋白尿形成后开始,得到的研发意义完全不同。

1、较早开始治疗

Pristane处理约8周时,IFN程序和免疫异常已经建立,但部分自身抗体和器官病变仍在发展。

这个窗口适合回答:候选药能不能切断已经启动的IFN程序,并阻止SLE继续建立。

对于IFN通路早期机制研究和首轮PD验证很有价值,但结果更接近疾病进程阻断,而不是重症已建立SLE的治疗。

2、3个月左右开始治疗

此时自身免疫通常更加稳定,部分品系已经出现关节等系统性表现,自身抗体也更容易形成稳定基线。对系统性SLE治疗性研究而言,这个窗口更接近已建立疾病。

正式随机前最好根据anti-dsDNA/anti-RNP、ANA、IFN-PD以及必要的临床样表型进行分层,不能只按体重随机。

3、蛋白尿形成后再治疗

如果候选药的主适应症是狼疮性肾炎,则更应该考虑肾脏疾病基线。不同小鼠在相同月龄的蛋白尿和肾炎程度可能差异较大,因此建议先确认尿蛋白或UACR,再进入治疗。

对于这类项目,时间点不是越晚越“高级”,而是必须与药物准备证明的治疗主张一致。

采样同样应该按照药理层级安排:

时间更适合检测的内容
首剂后数小时至数天PK、受体占位、pSTAT等近端PD
给药1~2周IFNGS、CXCL10、IFN相关免疫细胞
给药数周ANA、anti-RNP/Sm、anti-dsDNA、B细胞/浆母细胞
长期终点蛋白尿、肾病理、IgG/C3沉积和其他器官结局

这种时间分层比所有指标都拖到终点一次性检测更能说明候选药为什么有效或者为什么没有效。

SECTION 07

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正式药效研究的分组和终点应该怎样设计

对于一个以IFN通路为核心的正式Pristane药效项目,分组不需要无限复杂,但必须同时拥有疾病对照、候选药剂量关系和能够验证实验系统的参照。

如果存在能够在小鼠中直接作用于同一靶点的工具抗体或工具化合物,优先使用机制匹配参照;羟氯喹、糖皮质激素等传统SLE治疗可以提供疾病改善参照,却不能替代真正的IFN-PD阳性对照。

一个较清晰的框架可以设计为:

组别主要用途
正常对照组提供正常免疫和器官基线
Pristane模型组提供疾病自然进展
机制参照组验证IFN通路是否可以被药理抑制
候选药低剂量组确定最低有效暴露
候选药中剂量组建立PK/PD关系
候选药高剂量组判断最大PD和疾病药效
广谱SLE参照组,可选与传统免疫抑制模式比较

正式评价建议把终点分成四层,而不是所有指标平铺。

1、主要机制PD

根据靶点选择受体占位、pSTAT和IFN gene signature。对于IFN靶向药,这是判断药物是否真正工作的第一层。

2、关键免疫终点

包括Ly6C高表达炎症单核细胞、B细胞、浆母细胞及目标通路相关免疫细胞。具体数量应根据候选药机制选择,避免为了“流式丰富”设置过多无关亚群。

3、血清学终点

ANA、anti-RNP/Sm、anti-dsDNA以及补体等。它们承担的是疾病结果和免疫桥接作用,不应该取代近端PD。

4、器官终点

如果主打LN,就以蛋白尿/UACR、肾病理、IgG/C3沉积为核心;如果项目主打系统性SLE,则需要根据品系和候选药临床定位选择关节、肺或其他器官终点,不能为了Pristane能够产生多器官表型,就把所有器官都设成同等级主要终点。

最终真正有解释力的是PK—PD—免疫—器官之间能不能形成连续剂量关系。如果高剂量药物暴露明显增加,ISG进一步下降,但器官药效已经不再增强,说明PD可能已经达到平台;如果PK充分但ISG始终压不下来,则需要优先检查靶点覆盖,而不是继续等待anti-dsDNA下降。

SECTION 08

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Pristane中IFN药效太好时,什么时候需要第二模型验证

Pristane模型高度依赖TLR7和IFN-I,这正是它评价IFN靶向药的优势,也意味着存在明显的模型—靶点耦合。

如果一个IFNAR、TLR7、IRF5/IRF7或者JAK/TYK2候选药在Pristane中表现出非常强的效果,首先说明药物成功命中了模型核心病理,这是非常有价值的第一层证据。但如果后续准备把结论扩展为“对SLE具有广泛疾病修饰作用”,还需要判断这种疗效是否过度依赖Pristane特有的IFN背景。

第二模型选择不能机械固定。

如果候选药临床定位就是IFN-high系统性SLE,可以增加另一种具有较明确IFN参与的自发性模型,观察IFN-PD和器官改善能否重复。对于狼疮性肾炎,可以选择具有更稳定肾炎和免疫复合物病理的模型,验证肾保护是否能够跨病因成立。

MRL/lpr则具有不同价值。它的疾病形成机制并不像Pristane那样高度依赖I型IFN,因此IFN靶向药在MRL/lpr中的药效较弱,并不自动代表候选物失败。相反,它可以帮助确定候选药的“疾病机制边界”:如果模型不是IFN驱动型,药物还剩多少疗效。

Pristane首轮结果下一步最需要回答的问题第二模型目的
IFN-PD和系统性药效都很强是否只在IFN高度依赖背景有效验证机制普适性
anti-dsDNA变化一般但IFN-PD很好是否仍能改善器官结局延长观察或换器官更稳定模型
肾脏改善明显是否能跨不同LN病因重复增加稳定LN模型
TLR7/IRF药效特别强是否存在模型—靶点耦合使用不同驱动机制SLE模型
MRL/lpr中效果较弱是药效不足还是模型IFN依赖低作为机制边界而非简单否定
目标患者定位IFN-high是否能够建立可转化IFNGS-PD优先强化PK/PD和患者分层逻辑

对于IFN靶向药,Pristane模型最有价值的地方并不是容易让anti-dsDNA下降,而是它能够把候选药从靶点命中一直追到系统性自身免疫和器官损伤。真正应该优先回答的是IFN通路有没有被持续而充分地压制,以及这种近端PD能不能逐层转化成免疫和器官获益。

如果一开始就把anti-dsDNA当成唯一药效尺子,很容易错过一个已经成功命中IFN轴的候选药;反过来,如果anti-dsDNA下降,却没有证明ISG、pSTAT或其他IFN相关PD被抑制,也不能直接说明疗效真正来自目标通路。Pristane模型真正适合做的,是把这两种情况明确区分开。

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