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特发性肺纤维化博来霉素小鼠动物模型:阳性药该选pirfenidone、nintedanib还是nerandomilast
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PREFACE 00

前言

博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型做候选药评价时,阳性药看起来很好选:pirfenidone和nintedanib已经使用多年,nerandomilast又在2025年获批用于特发性肺纤维化,三者都具有明确的临床背景。很多方案因此会直接选择其中一种,给一个文献剂量,只要模型组纤维化明显、阳性药组出现改善,就认为整套实验成立。

真正进入药物研发以后,这种选法并不够。

博来霉素小鼠模型本身具有很强的时间依赖性。造模后的前几天以肺泡上皮损伤、炎症和免疫细胞浸润为主,随后逐渐进入成纤维细胞活化和胶原沉积阶段;单次博来霉素模型后期还可能出现不同程度的自然恢复。pirfenidone、nintedanib和nerandomilast的药理重点又并不相同,同一种药在不同博来霉素剂量、造模途径、给药窗口和检测终点下,表现完全可能不一样。

尤其值得注意的是,2026年一项连续开展3次独立实验的研究发现,在一个经过肺功能确认的单次博来霉素C57BL/6J小鼠模型中,50~60 mg/kg、每日两次口服nintedanib并没有稳定改善肺功能、组织病理、生化和转录终点,而同一模型中的ALK5抑制剂能够产生明确抗纤维化作用。这个结果并不能说明nintedanib没有临床价值,却直接提醒了一个问题:临床有效药并不天然等于任何博来霉素模型中的稳定阳性药。

因此,阳性药真正应该回答的是:这套模型有没有给候选药留下可解释的药效窗口,以及候选药相对于哪个临床机制建立竞争基准。pirfenidone、nintedanib和nerandomilast并不存在一个适用于所有项目的固定优先级。

导读

一、肺纤维化动物实验为什么必须重新理解“阳性药” 二、pirfenidone、nintedanib和nerandomilast到底有什么不同 三、什么项目更适合选择pirfenidone 四、什么项目更适合选择nintedanib,以及为什么它可能做不出阳性 五、nerandomilast获批以后,什么时候值得把它纳入阳性对照 六、候选药机制不同,阳性药应该怎样跟着改变 七、治疗从第7天还是第14天开始,会怎样改变阳性药结果 八、剂量、频次和PK/PD应该怎样设计 九、阳性药没有显著差异时,怎样判断是模型问题还是药物—模型不匹配 十、企业项目怎样建立一套更稳妥的阳性药选择方案

一、肺纤维化动物实验为什么必须重新理解“阳性药”

阳性药至少承担三种不同任务。

第一种任务是模型质控。也就是证明这一批动物确实存在一个可以被药理干预的纤维化窗口。如果模型组和阳性药组完全没有区别,需要进一步判断模型是否过重、过轻、时间窗口是否不合适或者药物暴露是否不足。

第二种任务是药效基准。候选药减轻胶原沉积20%,如果没有参照,很难判断这个幅度究竟有没有开发价值;如果同一实验中成熟抗纤维化药只能改善15%,候选药达到30%,意义完全不同。

第三种任务是机制参照。一个PDE4B候选物,与nerandomilast比较的信息价值通常高于简单与pirfenidone比较;一个靶向PDGF/FGF相关成纤维信号的小分子,与nintedanib进行平行评价则更容易判断竞争位置。

这三种任务并不一定需要由同一种药完成。

如果实验目的主要是判断模型是否响应抗纤维化干预,应该优先选择在本实验平台、本造模条件下历史响应最稳定的阳性药;如果已经进入候选药竞争力评价,则更应该选择与未来临床定位接近的benchmark。

所以企业项目最容易出现的问题,就是把“模型质控药”和“临床竞品药”混成一个概念。

二、pirfenidone、nintedanib和nerandomilast到底有什么不同

三种药都可以用于IPF,但药理基础并不相同。

pirfenidone属于作用比较广泛的小分子抗纤维化药,其作用涉及TGF-β相关纤维化程序、成纤维细胞活化、胶原生成以及部分炎症和氧化应激过程。在博来霉素动物研究中使用历史较长,但不同研究中的剂量、造模方法和治疗窗口差异也比较大。

nintedanib属于多靶点酪氨酸激酶抑制剂,主要覆盖PDGFR、FGFR、VEGFR等与成纤维细胞增殖、迁移和血管相关重塑密切相关的信号。它特别适合作为“生长因子驱动型抗纤维化机制”的临床参照,但近年的研究同时说明,其在单次博来霉素小鼠中的响应并非天然稳定。

nerandomilast则是偏向PDE4B的PDE4抑制剂,通过提高细胞内cAMP相关信号,同时影响炎症、成纤维细胞和肺泡上皮修复。其临床位置已经发生明显变化:2025年获批IPF以后,它不再只是一个研发阶段候选物,而成为可以用于下一代肺纤维化项目比较的新临床benchmark。

阳性药主要药理特点更适合建立什么基准博来霉素模型中的主要注意点
pirfenidone广谱抗纤维化、抑制成纤维化程序传统临床抗纤维化基准剂量通常较高,模型间响应存在差异
nintedanibPDGFR/FGFR/VEGFR等多激酶抑制生长因子/成纤维细胞驱动型候选物单次BLM中并非所有体系都稳定阳性
nerandomilastPDE4B偏向性PDE4抑制、提高cAMPPDE4B、免疫—纤维化、上皮修复类项目动物benchmark积累时间短于前两者

因此,不能简单按照“哪个药更新”或者“哪个临床名气更大”来选择。

SECTION 01

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什么项目更适合选择pirfenidone

pirfenidone最大的优势是使用历史长,而且其作用并不局限于一个非常窄的靶点。

对于机制尚未完全限定的广谱抗纤维化候选物,例如天然产物、复方来源有效成分、细胞外囊泡以及具有多通路作用特点的小分子,pirfenidone往往是比较容易解释的临床参照。候选药如果同样表现为降低胶原沉积、抑制α-SMA、改善组织结构,而不是针对某个非常明确的受体或激酶,使用pirfenidone不会强迫两种药进行过度机制对应。

第二种适合场景,是实验室已经建立了非常稳定的pirfenidone历史数据库。阳性药最重要的价值之一就是质控,如果同一动物品系、博来霉素批次、造模方式和给药时间窗下,平台已经积累了多批pirfenidone数据,那么它作为固定阳性药的可靠性往往高于临时换一个理论上“更先进”的药物。

不过,pirfenidone也有两个明显问题。

首先,小鼠实验所用剂量通常明显高于按照简单体重比例理解的人临床剂量,文献中常见约200 mg/kg、每日两次或总量约400 mg/kg/day的方案,也存在其他剂量设计。因此不能简单把某篇文献剂量直接复制到所有模型中。

其次,pirfenidone本身也具有一定抗炎作用。如果给药从博来霉素造模当天或非常早期开始,其药效中会混入减少初始肺损伤和炎症的贡献。这种设计更适合“预防纤维化”,并不适合直接证明候选药能够治疗已经建立的IPF样纤维化。

因此,如果企业项目真正主张治疗已形成纤维化,pirfenidone更应该放在治疗性窗口,而不是从Day 0就开始给药。

SECTION 02

02

什么项目更适合选择nintedanib,以及为什么它可能做不出阳性

对于靶向成纤维细胞增殖、迁移以及PDGF、FGF、VEGF相关信号的候选物,nintedanib仍然具有很高的比较价值。

它的优势是机制相对容易拆。候选药如果也主打成纤维细胞增殖抑制、肌成纤维细胞减少或者病灶成纤维灶控制,与nintedanib平行比较,可以直接看到候选物能否达到成熟抗纤维化药的水平。

传统博来霉素研究中,nintedanib在小鼠常见约30~60 mg/kg级别的口服方案,一些研究采用每日一次,也有研究采用50 mg/kg左右每日两次,并且在预防性和治疗性窗口均出现过抗纤维化结果。

但这并不意味着只要给到50~60 mg/kg就一定阳性。

2026年的研究之所以值得重视,是因为研究者连续进行了3次独立单次博来霉素实验,使用50或60 mg/kg、每日两次口服nintedanib,并从治疗窗口开始干预,结果在肺功能、生化、病理和转录层面都没有形成稳定药效,而另一种抗纤维化机制的ALK5抑制剂能够正常响应。

因此,当nintedanib不显著时,至少需要考虑四种可能。

第一,模型本身是否缺少合适的nintedanib响应窗口。不同博来霉素给药方式、损伤严重程度和时间点,PDGF/FGF/VEGF相关成纤维程序的贡献并不完全相同。

第二,肺内实际暴露是否足够。血浆中测到nintedanib并不等于纤维化病灶获得足够药物,上述研究还观察到了与P-glycoprotein药物外排相关的转录变化。

第三,终点是否真正匹配药物作用。某些实验只看终点胶原,而没有肺功能、病理、成纤维细胞和分子PD,很容易得到片面的结论。

第四,给药时间是否错过最容易响应的阶段。如果开始太早,结果容易混入抗炎;开始太晚,已经高度成熟的ECM又可能很难在短时间内被逆转。

所以,nintedanib仍然可以是很好的临床benchmark,但不建议再把“nintedanib必须显著”作为单次BLM模型成功与否的唯一标准。

SECTION 03

03

nerandomilast获批以后,什么时候值得把它纳入阳性对照

nerandomilast的定位与前两种药不同。

它是PDE4抑制剂,并具有对PDE4B的偏向性。抑制PDE4B后,细胞内cAMP水平提高,可以影响炎症细胞功能、成纤维细胞活化以及组织修复相关过程。临床前研究中,nerandomilast的开发代号BI 1015550已经在治疗性博来霉素和二氧化硅肺纤维化模型中表现出活性,同时可抑制IPF患者来源肺成纤维细胞的肌成纤维化、增殖以及COL1、COL3、FN等ECM相关表达。

2026年的进一步研究还提示,它可能促进AT2细胞向成熟AT1细胞方向恢复,而减少KRT8阳性过渡状态细胞积累。这使nerandomilast的比较价值不再局限于“另一种抗纤维化小分子”,还涉及肺泡上皮修复。

因此,有三类项目特别值得考虑使用nerandomilast。

第一,候选药本身属于PDE4、cAMP或相关下游通路。此时nerandomilast是最直接的同类临床benchmark。

第二,候选药同时主张抗炎和抗纤维化,而不是纯粹抑制胶原。PDE4B处在免疫炎症与成纤维反应之间,比较信息会比单独使用pirfenidone更加明确。

第三,候选物主打肺泡上皮修复、AT2细胞命运恢复或炎症—纤维化耦联。此时可以把nerandomilast纳入更完整的组织修复参照。

不过,目前不建议所有博来霉素项目都直接用nerandomilast替代传统阳性药。

原因很简单:它虽然已经成为临床治疗药物,但作为实验室固定阳性对照的跨平台历史数据、不同造模体系剂量经验和批次稳定性仍然不如pirfenidone和nintedanib丰富。

因此,它目前更适合作为“新一代临床比较药”,而不是在所有平台上自动成为唯一模型质控药。

SECTION 04

04

候选药机制不同,阳性药应该怎样跟着改变

企业项目选阳性药,最实用的方式是先看候选物准备证明什么,而不是先看药柜里有什么。

候选药主要定位更优先的阳性药选择逻辑
广谱抗纤维化pirfenidone机制覆盖较广,适合整体比较
PDGF/FGF/VEGF及成纤维细胞增殖nintedanib机制匹配度高
PDE4/PDE4B/cAMPnerandomilast同类临床benchmark最直接
抗炎+抗纤维化双重机制nerandomilast或pirfenidone根据主要PD选择
肺泡上皮修复nerandomilast可优先考虑可增加AT2→AT1修复终点
TGF-β/肌成纤维分化pirfenidone可作为临床参照,同时增加机制阳性临床benchmark和机制benchmark分开
吸入制剂/局部递药根据候选机制选择,同时增加肺组织PK阳性药机制与递药优势分别评价
新型核酸/细胞/外泌体pirfenidone或nintedanib作为临床基准不宜强行寻找完全同机制药物

这里还有一个非常重要的思路:阳性药未必只能设置一个。

对于进入关键PoC阶段的候选物,可以设置“临床阳性药+机制阳性药”。例如一个直接抑制TGF-β/ALK5通路的新药,可以保留一种临床批准抗纤维化药作为竞争基准,同时增加经过本平台验证的ALK5抑制剂作为模型机制响应对照。

这样即使临床阳性药在特定BLM体系中表现不稳定,也不会直接导致整个实验无法解释。

SECTION 05

05

治疗从第7天还是第14天开始,会怎样改变阳性药结果

阳性药选择不能脱离给药窗口讨论。

单次博来霉素以后,前期首先出现明显上皮损伤、炎症细胞浸润和细胞因子释放,随后成纤维细胞增加、α-SMA上升和胶原逐步沉积。

Day 7左右开始治疗,通常已经比Day 0更接近治疗性设计,但仍然存在较强的炎症—纤维化重叠。这一窗口的优点是药效容易观察,适合首轮候选药筛选和剂量探索。

如果延迟到Day 10~14左右再开始治疗,候选物需要面对更明显的已建立纤维化,结果对于“治疗纤维化”的说服力更强,但药效窗口也会变窄。

因此,同一种阳性药在两个窗口里的意义完全不同。

给药窗口主要回答的问题阳性药结果特点
Day 0开始能否预防损伤和纤维化形成容易出现明显药效,但抗炎贡献很大
Day 5~7开始能否干预炎症向纤维化转换适合首轮治疗性筛选
Day 10~14开始能否治疗已经形成的纤维化转化意义更高,药效幅度可能变小
更晚开始是否具有逆转成熟纤维化能力单次BLM需特别考虑自然恢复

对于pirfenidone和nerandomilast这类同时具有炎症调节能力的药物,给药太早尤其容易把抗炎作用和抗纤维化作用混在一起。

对于nintedanib,如果治疗窗口后移以后没有明显药效,则需要结合肺内暴露和PD判断,不能简单增加剂量直到“做出阳性”。

SECTION 06

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剂量、频次和PK/PD应该怎样设计

阳性药剂量不能只根据一篇文献复制。

以常见研究为例,pirfenidone在小鼠博来霉素模型中经常使用约200 mg/kg、每日两次或约400 mg/kg/day量级;nintedanib常见30~60 mg/kg左右的方案,也存在50 mg/kg每日两次的设计;nerandomilast的动物剂量明显低于前两者,早期治疗性模型中使用过低mg/kg级剂量,2026年的研究还使用了约12.5 mg/kg每日口服方案。

这些数字只能作为文献参考范围,不能直接等同于每个平台的最终方案。

真正合理的阳性药剂量应该同时考虑三件事。

第一是历史响应。优先使用本平台已经重复验证过的剂量、频次和给药窗口。

第二是暴露。尤其是nintedanib,如果血浆有药但模型始终没有PD和药效,需要进一步看肺组织暴露,而不是默认继续提高口服剂量。

第三是耐受性。阳性药如果造成明显体重下降、摄食变化或者一般状态恶化,终点肺重、炎症和功能都会受到干扰。

正式项目中建议至少保留以下药代/药效逻辑:

给药→血浆暴露→肺组织暴露→靶点或机制PD→成纤维/上皮细胞变化→ECM变化→肺组织结构→肺功能。

对于阳性药,并不是每次都需要完整PK,但平台至少应该知道所选剂量是否能够获得合理暴露。如果出现异常结果,再启动PK/肺组织暴露确认。

SECTION 07

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阳性药没有显著差异时,怎样判断是模型问题还是药物—模型不匹配

这是企业项目中最容易误判的一步。

如果阳性药没有显著差异,不能立即得出“本次实验失败”。

首先看模型本身有没有建立成功。需要同时检查体重和生存情况、肺重、羟脯氨酸、Masson或Sirius Red、Ashcroft评分以及肺功能。模型组相对于正常组应该形成足够而且稳定的病变窗口。

其次看阳性药有没有产生机制PD。例如nintedanib即使终点胶原没有明显下降,如果相关成纤维信号完全没有受到影响,就需要首先怀疑暴露或模型机制不匹配;如果PD明确而组织终点没有改善,则可能是治疗时间不足或者ECM已经过于成熟。

第三看候选药是否仍然存在内部一致性。假如阳性药不显著,但候选药能够同时改善肺功能、羟脯氨酸、病理、α-SMA和目标PD,而且具有剂量依赖关系,就不能因为阳性药一个终点未显著而直接否定候选物。

第四要检查模型组的自然变化。单次博来霉素在后期存在一定自发恢复,如果Vehicle从Day 14到Day 28本身就在明显改善,候选药真正能够拉开的空间会变小。

一个更实用的异常结果判断框架如下:

结果更应该优先怀疑什么
模型表型弱+阳性药无效造模不足或批次问题
模型过重+阳性药无效病变超出可逆窗口
模型稳定+阳性药无PD暴露不足或机制不匹配
有PD+组织终点无改善治疗周期或终点敏感性不足
nintedanib单独无效、其他机制阳性有效不能简单判定模型失败
阳性药和候选药都无效优先检查模型和暴露
候选药多终点一致改善、阳性药单项不显著结合历史数据综合判断

所以,阳性药真正承担的是解释实验,而不是一票否决整个实验。

SECTION 08

08

企业项目怎样建立一套更稳妥的阳性药选择方案

对于普通博来霉素小鼠肺纤维化项目,可以把选择流程做得非常明确。

如果只是首轮PoC,而且候选物机制比较宽泛,平台已有pirfenidone稳定历史数据,可以继续优先使用pirfenidone,不需要为了“新”而换药。

如果候选物重点针对成纤维细胞生长因子和酪氨酸激酶网络,nintedanib仍然是非常重要的临床比较药。但最好预先确认本平台的历史响应,不建议把其是否显著作为单一模型质控标准。

如果候选物涉及PDE4B、cAMP、炎症—纤维化耦联或者肺泡上皮修复,nerandomilast现在已经具有非常明确的比较价值,特别适合作为下一代临床benchmark。

如果项目非常关键,或者准备进入IND前比较阶段,可以考虑两层阳性设计:一个负责临床竞争基准,一个负责验证模型的目标机制是否可药理干预。

对于大多数正式治疗性研究,整体方案可以优先按照以下思路执行:

研发场景阳性药建议给药窗口核心终点
普通抗纤维化PoCpirfenidoneDay 7左右开始HYP+病理+α-SMA
生长因子/成纤维机制nintedanibDay 7~14根据模型确定PD+病理+肺功能
PDE4B/cAMP项目nerandomilast治疗性窗口cAMP相关PD+纤维化+肺功能
肺泡上皮修复项目nerandomilast可优先Day 7以后AT2/AT1状态+纤维化
高价值关键项目临床药+机制阳性药根据模型动力学多层级终点
单次BLM阳性后二次验证不应只重复换阳性药升级重复BLM/老龄模型持续纤维化+功能

终点设置也不建议只靠羟脯氨酸。至少应形成“胶原量+病理结构+肺功能”三个层级,根据候选药机制再增加α-SMA、COL1A1、Fibronectin、目标PD、肺泡上皮状态或成纤维细胞亚群。

如果研究声称候选药可以“逆转纤维化”,要求还应该更高。最好在开始治疗前利用micro-CT、肺功能或其他可重复检测手段确认病变已经建立,并进行基线分层。否则终点纤维化较轻,仍然无法区分是逆转了已有病灶,还是从一开始病变就比较轻。

pirfenidone、nintedanib和nerandomilast真正的区别,因此不在于哪一个“最好”。pirfenidone更适合作为成熟而宽泛的抗纤维化基准;nintedanib更适合生长因子和成纤维细胞驱动型项目,但需要接受其在不同单次博来霉素体系中可能响应不稳定;nerandomilast则随着临床获批,开始成为PDE4B、炎症—纤维化和肺泡修复类项目非常有价值的新benchmark。

对企业研发来说,阳性药选得好的标准也不是一定把阳性组做到显著,而是它能够帮助回答候选药到底强在哪里、作用发生在哪个阶段,以及一次阴性结果究竟应该归因于候选药、模型,还是药物与模型之间的匹配关系。只有把这三者拆开,博来霉素模型才真正能够服务于后续Go/No-Go决策,而不只是完成一次“模型组高、给药组低”的药效实验。

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