做降脂和抗动脉粥样硬化(AS)新药的团队,常在同一个地方停滞:体外数据完整,靶点结合、细胞功能、机制链条都清楚;要向 IND 推进时,缺一份体内有效性证据。
这份证据需要回答三件事:斑块是否真的减少、减少幅度是否足以支撑"有效"、数据能否顺利获得审评核查。三者分别取决于模型选型、终点设计和质控体系。
而在建模之前,还有一个更前置的问题——
物种选哪个?
没有经验的人总会想当然,药物的研发,早期用小鼠,确证用兔。它描述的只是"小分子、机制跨物种保守"这一种情形,却不适合当作通用规则。
真正决定物种选择的,是药物在哪个物种身上具有药理活性!
1.1 ApoE-/- 小鼠:梦开始的地方
ApoE 敲除小鼠是 AS 研究的奠基模型。Zhang 等 1992 年在 Science 首次报道敲除 ApoE 的小鼠自发出现高胆固醇血症和动脉病变[1];Nakashima 等 1994 年进一步证明,ApoE-/- 小鼠主动脉树各部位会依次出现从脂纹到纤维斑块、再到晚期病变的全部病理阶段[2]。
两篇共同确立了 ApoE-/- 高脂模型的价值:
病变进程与人 AS 的关键阶段可以对上!
文献:Zeng L, et al. Int J Mol Sci. 2025;27(1):378.(PMC12786042)
1.2 小鼠绕不过去的两个坎
两个容易被忽略的边界:
①靶点不保守
抗体、siRNA 常不识别鼠源靶点,原药在小鼠身上做不出可解释的结果,需改用替代分子或按 ICH S6(R1) 选药理相关种属[3]。
②CETP基因的缺失
小鼠和大鼠没有功能性 CETP 基因,靶向 CETP 的机制在小鼠体内没有靶点,除非用 CETP 转基因小鼠[4]。
1.3 为什么选择兔?
以LDL 为主要胆固醇载体且有CETP,脂蛋白代谢接近人[5];
腹主动脉3–4 mm可支撑在体超声与介入操作,采血量也足够做PK/PD联动采样。
表1 常用5种动物模型对比
2.1 标准化诱导流程
➡高脂高胆固醇饲料喂养:诱导系统性脂质代谢异常;
➥腹主动脉球囊扩张术:造成局部内膜损伤和血管壁反应;
➥术后继续高脂喂养:促进局部粥样硬化病变进展。
图1 兔腹主动脉动脉粥样硬化模型诱导流程图
AS动物模型研究中,单纯“是否有斑块”已不足以支撑高质量药效评价。
更理想的交付应包括:病变面积+斑块组成+炎症状态+血管重构+血脂/炎症因子等系统指标的综合证据链。
图:不同时间节点的血脂水平比较图
兔腹主动脉动脉粥样硬化模型血管超声示例图
兔腹主动脉动脉粥样硬化模型HE、EVG染色示例图
兔腹主动脉动脉粥样硬化油红大体染色示例图
一套完整数据包含五层:
模型创建性、体系灵敏度、受试药有效性、结构确证、在体动态。
3.1 阳性药对照:最容易被省掉的一层
模型能造出斑块,不等于检测平台灵敏到能检出药物效果。这是审评专家会问的问题。
兔 AS 模型中的他汀阳性药数据在文献中相当完整:在兔腹主动脉球囊损伤模型中,瑞舒伐他汀使 OCT 斑块面积从 2.26 ± 0.23 mm² 降至 1.60 ± 0.22 mm²,面积狭窄率从 42.7% 降至 25.4%[6];在腹主动脉球囊去内皮兔模型中,阿托伐他汀使内膜/中膜厚度比降低约 50%[7]。未做球囊损伤的单纯高胆固醇饲料兔模型中,阿托伐他汀使 en face 病变面积降低 51%[8],辛伐他汀使病变面积从 88.2% 降至 40.8%[9]。
文献:他汀类药物在兔动脉粥样硬化模型中的斑块负荷降低幅度。Lee SG, et al. PLoS One. 2019;14(5):e0215604.
这些数据构成平台的校准证据:能检出他汀的效果,就具备检出候选药效果的灵敏度基础。
3.2 结构确证:HE 与 EVG
文献:兔腹主动脉 HE 染色。标注内膜(intima)、中膜(media)与管腔(lumen),示内膜厚度测量方式。Lu X, et al. Sci Rep. 2024;14(1):9447.
HE 给出内膜厚度、I/M 比与管腔狭窄率。而在球囊损伤联合高脂喂养的模型中,还有一项染色不可跳过——EVG(Elastica van Gieson),它提供两项其他染色给不了的信息。
其一,造模机制直接可见。
EVG 染弹性纤维,可显示内弹性板(IEL)的完整性或断裂。球囊损伤的机制正是机械性破坏内弹性板,EVG 让这一步直接可见[10,11]。
其二,结构定量从"估"变为"量"。
IEL 是内膜与中膜的分界线,以 IEL 为边界才能定量内膜厚度与 I/M 比,否则只能目测[12]。
图:正常组(左)与模型组(右)兔腹主动脉 EVG 染色。箭头示内弹性板(IEL)陆续在性中断。下图:内膜/中膜厚度比(I/M ratio)定量。
两者合起来构成方法学优势:病变有明确的机械损伤起点(EVG 显示 IEL 断裂)与脂质沉积证据(油红 O),模型机制链条逐步可证。
边界说明:EVG 也能显示胶原,但它不是胶原定量的标准方法。纤维帽厚度、胶原含量等斑块稳定性指标,需另行采用 Masson 三色或天狼星红染色。
3.3 在体超声:把终点快照变成动态过程
传统终点设计得到的是取材那一刻的斑块状态,看不到过程。
在体超声支持纵向自身对照设计:每只动物先测基线,同一动物随访,自身前后比较。个体内比较的统计效能高于组间比较,n 需求随之下降,直接降低实验成本。
图:兔腹主动脉动脉粥样硬化模型血管超声示例图
4.1 可复现性与完备资质是核心
现在我司该模型造模稳定、重复性佳,完全具备标准化对外承接研发项目的交付能力,同时我们具备CNAS认可资质,资质认定方面也具备可验证的说服力。
4.2 降低发补风险的六项
发补的常见原因往往不是药不好,而是数据的可追溯性与规范性不足。以下六项可在实验设计阶段解决:
1. 随机化——分组采用随机数表或软件,保留记录,不可事后调整
2. 盲法——给药、取材、读片、定量分层实施,保留盲法编码表
3. 样本量依据——写明 n 的计算依据(预实验标准差 + 预期效应量 + 检验效能)
4. 原始数据可追溯——原始图像、生化数据、切片编号与实验记录一一对应
5. SOP 受控——所有方法有受控编号的 SOP,版本可追溯
6. 仪器与试剂记录——仪器校准记录、试剂批号、有效期
我们希望让AS临床前研究从“能造模”走向“能回答问题”
动脉粥样硬化研究的核心难点,不在于成功造模,而在于搭建能匹配各类科研需求的完整评价体系:
➤ 机制研究:还原清晰可解读的病变病理进程
➤ 药效评价:拥有精准可量化的干预观测窗口
➤ 器械研发:提供适配手术操作的血管条件
➤ 转化课题:产出对标临床指标的完整数据证据链
我司提供:自研高脂 + 球囊复合损伤兔腹主动脉 AS 模型,搭配活体超声动态监测与终点病理定量分析,为抗动脉粥样硬化药物、斑块稳定疗法、介入器械、影像诊断技术,打造兼具科学性、实操性、高转化价值的一站式临床前研发平台!!
欢迎围绕您的靶点、药物类型、器械类型或检测终点,与我们进一步沟通模型设计与项目方案~
参考文献