在全球新藥研發(fā)投入持續(xù)增長與監(jiān)管標準日趨嚴苛的背景下，如何在非臨床藥物安全性評價中做好風險控制？以人源化小鼠模型為代表的實驗室動物又發(fā)揮著什么作用？集萃藥康帶您深入了解。

動物模型和藥物非臨床安全性評價

實驗室動物在藥物非臨床安全性評價中的應用需求正急劇攀升。據(jù)統(tǒng)計，全球每年有數(shù)千萬只實驗動物服務于新藥篩選與毒理評估工作，其中嚙齒類動物（特別是小鼠）的使用量占比超過70%^[1]。這一需求增長趨勢深刻反映了藥物研發(fā)領(lǐng)域“早期發(fā)現(xiàn)、快速淘汰”的核心原則——盡早識別安全性問題，可顯著降低后期臨床試驗階段的高昂成本與失敗風險。

藥物安全性評價并非單一維度的試驗，而是一套多層次、多維度的綜合評估體系。其評價指標廣泛涵蓋一般毒性、生殖毒性、免疫原性、遺傳毒性、致癌評價等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，旨在全面、深入地揭示藥物潛在的安全性特征，為藥物研發(fā)決策提供科學依據(jù)。

隨著精準醫(yī)療時代的到來，藥物研發(fā)對臨床前安全性評價提出了更為嚴苛的要求。在這一體系中，小鼠模型憑借其基因編輯技術(shù)成熟、繁殖周期短、飼養(yǎng)成本可控等諸多優(yōu)勢，已成為貫穿藥物研發(fā)全流程的“核心工具”，在藥物發(fā)現(xiàn)、靶點驗證、藥效評價及非臨床安全性評估等各個環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可替代的作用。

小鼠模型的核心應用場景

一、一般毒性評價

一般毒性評價作為藥物非臨床安全性評價的核心模塊，是指通過實驗動物進行不同途徑、不同期限的染毒，綜合檢測各種毒性終點的實驗。其核心目的在于通過動物實驗，全面揭示外源化學物對機體的毒性作用特征。在實驗動物的選擇上，嚙齒類動物，特別是小鼠，因其與人類基因組的高度同源性、4-6周的短繁殖周期以及強大的環(huán)境適應性等特性，而占據(jù)主導地位。

以hPD1/hCTLA4雙靶點小鼠為例，基于C57BL/6-hPD1/hCTLA4與BALB/c-hPD1/hCTLA4小鼠分別進行的Anti-PD1與Anti-CTLA4聯(lián)用毒副評價實驗結(jié)果顯示：

A. 如圖1，CTLA4的Yervoy藥物在臨床試驗過程中的數(shù)據(jù)顯示臨床病人出現(xiàn)明顯的皮疹、肝炎、腹瀉、結(jié)直腸炎等癥狀。BALB/c背景的hPD1/hCTLA4雙靶點人源化小鼠在接受Yervoy和PD1抗體聯(lián)合給藥后出現(xiàn)明顯的關(guān)節(jié)炎，皮疹脫毛等癥狀，而B6背景的小鼠未表現(xiàn)出明顯的病理癥狀。

圖1. hPD1/hCTLA4雙靶點小鼠表型癥狀

B. 如圖2，CTLA4靶點的Yervoy藥物對小鼠心臟產(chǎn)生不同程度的炎癥損傷，其中BALB/c小鼠心臟的炎癥損傷程度較B6背景小鼠更為嚴重。

圖2. hPD1/hCTLA4雙靶點小鼠病理情況

上述實驗結(jié)果表明，B6-hPD1/CTLA4背景小鼠模型對藥物治療具有耐受性；而BALB/c-hPD1/hCTLA4背景的免疫檢查點人源化小鼠模型則能夠重現(xiàn)臨床中的一些不良反應，因此成為大分子、小分子藥物臨床前藥物毒性評價的理想模型。

集萃藥康小鼠已成功助力多家藥企在藥物申報過程中完成各種毒性評價：

• 復宏漢霖的HLX60（創(chuàng)新型抗GARP抗體）以B6-hLRRC32（GARP人源化小鼠模型）為基礎(chǔ)，完成GLP毒理學實驗，并成功申報IND。

• 瑞風生物的HBG基因修飾自體CD34+造血干細胞注射液利用NCG-X（第二代嚴重免疫缺陷小鼠模型）完成GLP毒理學實驗，并成功申報IND。

二、生殖毒性評價

生殖毒性評價是藥物非臨床安全性評價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心目的在于系統(tǒng)評估受試物對哺乳動物生殖系統(tǒng)可能產(chǎn)生的潛在危害。該評價體系涵蓋了生殖細胞毒性、生殖器官損傷、生育力影響以及子代發(fā)育異常等多個重要維度。通過動物實驗模擬人類生殖過程，旨在預測藥物在臨床應用中可能引發(fā)的生殖系統(tǒng)不良反應，為藥物的安全性評價提供重要依據(jù)。

目前，大鼠因其生殖生理與人類高度相似且背景資料豐富，成為首選的嚙齒類動物。而在生物制品的生殖毒性評價上，轉(zhuǎn)基因小鼠模型則展現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢。以DBA-hIL17A小鼠為例，該模型通過基因編輯技術(shù)成功表達人源化白細胞介素17A受體，從而能夠更精準地模擬人類免疫相關(guān)的生殖毒性反應。

DBA-hIL17A小鼠在助力生殖毒性評價方面，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

基因人源化優(yōu)勢：該模型成功表達了人源化IL17A基因，并經(jīng)過基因和蛋白表達的嚴格驗證，使得評價結(jié)果更具臨床轉(zhuǎn)化價值。

免疫功能完整性：DBA-hIL17A小鼠具有正常的免疫功能，其白細胞分類計數(shù)等指標均在正常范圍內(nèi)，這表明其免疫系統(tǒng)發(fā)育完善，能夠真實反映藥物對生殖系統(tǒng)免疫環(huán)境的影響。

繁殖性能穩(wěn)定：該模型表現(xiàn)出良好的繁殖性能，包括每窩平均小鼠數(shù)、精子活力和胚胎移植出生率等指標，均與常規(guī)小鼠品系相當，確保了實驗結(jié)果的可靠性。

藥理反應相關(guān)性：在CIA關(guān)節(jié)炎模型中，DBA-hIL17A小鼠表現(xiàn)出穩(wěn)定的藥效反應，這為評估藥物對生殖系統(tǒng)的全身性影響提供了重要參考。

實驗流程與技術(shù)支持：實驗流程嚴謹高效，從冷凍胚胎的復蘇、基因型鑒定到小鼠的繁殖和交付，每一步都經(jīng)過精心設(shè)計，確保了實驗結(jié)果的可靠性和可重復性。完善的技術(shù)支持材料也為研究者提供了全面的實驗指導。

圖3. DBA-hIL17A關(guān)節(jié)炎模型藥效驗證數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以Mean±SD展示。

如圖3，使用II型膠原蛋白配合弗氏佐劑誘導DBA-hIL17A小鼠產(chǎn)生關(guān)節(jié)炎，并使用拮抗IL-17A的市售藥物蘇金單抗（Cosentyx）以及靶向IL-17A的測試藥物X進行治療，結(jié)果顯示DBA-hIL17A小鼠關(guān)節(jié)炎模型可以有效響應靶向人源IL17A的藥物，這進一步驗證了該模型在藥物評價中的準確性和可靠性。集萃藥康已基于該小鼠模型完成生殖毒性評價實踐，驗證了其在藥物安全性評估中的實際應用價值。

三、致癌性評價

致癌性評估試驗旨在通過系統(tǒng)檢測受試藥物對實驗動物可能引發(fā)的癌變效應，科學評估其轉(zhuǎn)化為人體長期用藥后潛在的致癌風險，現(xiàn)已成為藥物研發(fā)流程中非臨床安全性評價體系的核心組成部分。

相較于大鼠、犬、猴等其他實驗動物，小鼠在致癌性評價中具有繁殖周期短、成本可控、數(shù)據(jù)積累豐富等不可替代的優(yōu)勢。1997年ICH S1B指南提出“2年大鼠實驗+6個月轉(zhuǎn)基因小鼠實驗”的模式，先后獲得美國FDA、歐盟、日本厚生省等國際監(jiān)管機構(gòu)與組織的廣泛認可與采納^[2]。在目前開發(fā)出的新模型和方法中，rasH2轉(zhuǎn)基因小鼠因其同時適用于遺傳毒性和非遺傳毒性的致癌物檢測，且使用范圍更廣，被公認為進行快速致癌性測試的理想動物模型。該模型的主要優(yōu)勢包括：

1. 實驗周期顯著縮短

2. 實驗動物用量減少

3. 試驗體系可控性增強

集萃藥康通過將人Hras基因轉(zhuǎn)入B6小鼠體內(nèi)，以轉(zhuǎn)基因方式成功培育出Hras轉(zhuǎn)基因小鼠。通過將轉(zhuǎn)基因雄性小鼠與BALB/c雌鼠雜交，最終獲得了F1代，即BALB/c; B6J-Tg(hHRAS)16/Gpt品系。實驗表明，Hras小鼠的致癌敏感性與rasH2相似，可應用于為期六個月的致癌性評估研究中。該模型為藥物開發(fā)過程中候選化合物致癌性風險的評估提供了一種更高效、更直觀且經(jīng)濟性更優(yōu)的解決方案。

通過非基因毒性和基因毒性致癌物檢測，部分驗證數(shù)據(jù)如下：

A. 如圖4，體重數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，Hras小鼠在接受MNU致癌物刺激后，其體重與對照組相比，于D98出現(xiàn)顯著下降。

圖4. 致癌性評價試驗各組小鼠體重

B. 如圖5，生存曲線結(jié)果顯示，Hras小鼠在接受75mg/kg MNU致癌物刺激后，出現(xiàn)大量小鼠死亡。

圖5. 致癌性評價試驗各組小鼠生存曲線

C. 對死亡小鼠及終點安樂死小鼠進行剖檢，并取材各臟器進行HE染色及病理閱片，結(jié)果顯示：在75mg/kg MNU刺激下，Hras小鼠均有腫瘤發(fā)生，且腫瘤類型多樣，發(fā)病器官涵蓋淋巴、胃、肺、皮膚等多個組織；而G1 Vehicle組僅有1例小鼠出現(xiàn)纖維肉瘤。

以上結(jié)果充分表明，BALB/c; B6J-Tg(hHRAS)16/Gpt品系對MNU的敏感性較高，該品系可作為致癌性評價實驗的理想模型。

四、免疫原性評價

免疫原性試驗是藥物非臨床安全性評價的核心組成部分，其核心目標在于評估藥物誘導機體產(chǎn)生免疫應答的能力，包括抗體生成和細胞免疫應答。在實驗動物的選擇上，免疫缺陷小鼠因其能夠接受人源免疫細胞移植并模擬人類免疫應答的特性，已成為該領(lǐng)域的重要研究模型。

為研究腫瘤疫苗的免疫原性評價，研究團隊利用NCG小鼠成功構(gòu)建了DC-HIS模型[3]。該模型通過密度梯度離心法分離人外周血單核細胞，并與體外誘導分化的同源樹突狀細胞（DCs）進行共移植，從而構(gòu)建出更接近人類免疫細胞組成比例的活體模型。

應用該模型對靶向HER2蛋白疫苗（NitraTh-HER2）進行免疫原性評價時，取得了顯著成果。如圖6，DC-HIS小鼠模型能夠全面評價腫瘤疫苗的免疫原性。具體而言，NitraTh-HER2疫苗在DC-HIS小鼠中成功誘導了HER2特異性人IgG抗體的產(chǎn)生，并展現(xiàn)出顯著的抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用（ADCC），靶細胞SK-BR-3的裂解率達到47.1%。此外，該疫苗還能夠產(chǎn)生抗原特異性的CTL效應，靶細胞SK-BR-3的裂解率達到14.6%。

圖6. DC-HIS小鼠可以全面評估癌癥疫苗的免疫原性（Mean±SD, n=3）

DC-HIS小鼠用NitraTh-HER2進行免疫。每周收集血清。（A） 第21天小鼠血清中HER2特異性人IgG的濃度。（B,C） 第28天收集脾細胞。采用常規(guī)4小時LDH釋放法測定ADCC和CTL對腫瘤細胞的裂解作用。

**P<0.01，***P<0.001（與PBS組比較）

上述實驗結(jié)果證實，DC-HIS模型能夠精準復現(xiàn)人類免疫系統(tǒng)對腫瘤疫苗的應答特征。集萃藥康NCG小鼠的重度免疫缺陷背景為共移植細胞提供了無競爭的發(fā)育環(huán)境，而人源免疫細胞的植入則確保了評價體系的物種相關(guān)性；該模型為預測腫瘤疫苗的臨床療效及安全性提供了重要支持，展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

“藥篩鼠”精準賦能藥物安全性評價

在非臨床安全性評估體系中，動物種屬的合理選擇對于預測藥物臨床風險具有至關(guān)重要的價值。針對生物制劑研發(fā)領(lǐng)域，ICH S6《生物制品臨床前安全性評價技術(shù)指南》明確指出：在缺乏相關(guān)種屬的情況下，應優(yōu)先考慮搭載人類受體基因的轉(zhuǎn)基因動物模型或采用同源蛋白進行非臨床安全性評估[4]。這一原則直接指向了“藥篩鼠”計劃的核心技術(shù)邏輯——即通過人源化改造來破解種屬差異所帶來的難題。

集萃藥康基于BALB/c和C57BL/6兩種背景品系，成功啟動了“藥篩鼠”計劃。該計劃開發(fā)出了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的藥物靶點人源化小鼠模型，包括單靶點、雙靶點及三靶點等多種類型。這些模型已廣泛覆蓋腫瘤、免疫、代謝心血管、神經(jīng)等多個疾病領(lǐng)域，為藥物研發(fā)及安全性評價提供了理想的動物模型。以下是部分代表性模型一覽：

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參考文獻

[1]https://www.rspca.org.uk/documents/1494935/9042554/The+use+of+animals+in+toxicity+testing+-+an+RSPCA+information+paper+%282010%29.pdf/19ef8ff4-127d-aa7f-0960-c13b3c5ece56?t=1553171379597

[2]https://database.ich.org/sites/default/files/S1BR1_FinalGuideline_2022_0719.pdf

[3]China Pharm Univ. 2019;50(6):734 -742.

[4]https://database.ich.org/sites/default/files/S6_R1_Guideline_0.pdf