哮喘治療抗體藥物和動物模型的應(yīng)用

 

哮喘是最常見的慢性疾病之一，全球約有3億患者受到疾病困擾。氣道炎癥是哮喘患者的病癥核心，哮喘可以大致分為嗜酸性粒細(xì)胞哮喘和非嗜酸性粒細(xì)胞哮喘，嗜酸性粒細(xì)胞性氣道炎癥患者約占重度哮喘患者的40-60%，其發(fā)病潛在機(jī)制涉及多種類型的細(xì)胞和細(xì)胞因子參與。如IL‐4參與B細(xì)胞和IgE合成的調(diào)節(jié)，IL‐5對嗜酸性粒細(xì)胞的存活和成熟至關(guān)重要，IL‐13的功能包括調(diào)節(jié) IgE 合成和在氣道高反應(yīng)性中的作用。嗜酸性粒細(xì)胞還促進(jìn)這些和其他細(xì)胞因子的合成和釋放。

 

哮喘疾病氣道炎癥信號通路^[1]
 

治療哮喘抗體藥物

 

抗體藥物是重度哮喘患者新的治療選擇，目前已有多種藥物獲批治療哮喘控制不佳的患者。針對引起氣道炎癥信號通路的不同路徑，目前主要是IL4、IL5、IL13通路的抗體藥物，已獲批藥物中Dupilumab為Fully human IgG4亞型^[2]，全人源抗體藥物的優(yōu)勢也在日益凸顯。

獲批/部分在研治療哮喘的抗體藥物

 

哮喘模型用于抗體藥物評價 
 

優(yōu)質(zhì)的哮喘疾病模型是藥物評價的良好工具，常用的造模方式是采用屋塵螨提取物(HDM)、卵清蛋白(OVA)和甲苯二異氰酸酯(TDI)等構(gòu)建小鼠哮喘模型。經(jīng)典的小鼠哮喘模型是卵清蛋白誘導(dǎo)的氣道炎癥模型。小鼠經(jīng)多次腹腔注射卵清蛋白致敏，霧化吸入卵清蛋白后激發(fā)。哮喘小鼠模型中IgE和嗜酸性粒細(xì)胞水平較高，組織切片染色顯示氣道粘液增多，炎癥性白細(xì)胞浸潤增多。百奧賽圖開發(fā)了系列細(xì)胞因子/受體人源化小鼠，并基于此構(gòu)建了哮喘小鼠模型，可用于評價人源抗體藥效，為進(jìn)一步研究及臨床試驗提供參考依據(jù)。

 

基于B-hIL4/hIL4RA小鼠的哮喘模型構(gòu)建及IL4R抗體藥物評價

哮喘建模及藥效實驗示意圖

模型驗證

急性小鼠哮喘模型中BALF免疫細(xì)胞數(shù)

小鼠哮喘模型 BALF 免疫細(xì)胞數(shù)

從 B-hIL4/hIL4RA 小鼠 (n = 6) 中分離 BALF 免疫細(xì)胞。OVA 激發(fā)前，在 PBS/dupilumab（in house）處理下通過流式細(xì)胞術(shù)分析嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量。dupilumab（ in house ）處理后，純合B-hIL4/hIL4RA小鼠中炎癥細(xì)胞的表達(dá)水平遠(yuǎn)低于陽性對照。

小鼠哮喘模型 BALF 免疫細(xì)胞比例  

從 B-hIL4/hIL4RA 小鼠 (n = 6) 中分離 BALF 免疫細(xì)胞。OVA 激發(fā)前，在 dupilumab（in house）處理下通過流式細(xì)胞術(shù)分析嗜酸性粒細(xì)胞的比例（G1 未用 OVA 處理）。dupilumab（ in house ）處理后，純合B-hIL4/hIL4RA 小鼠中炎癥細(xì)胞的表達(dá)水平遠(yuǎn)低于陽性對照。

 

小鼠哮喘模型血清和 BALF 中 OVA 特異性和總 IgE 的產(chǎn)生

在研究終點時采集血清檢測IgE生成。分析 OVA 特異性抗體反應(yīng)的 IgE 水平和總 IgE 水平。結(jié)果顯示，dupilumab（ in house ）給藥小鼠的 IgE 水平遠(yuǎn)低于未給藥小鼠。

 

B-hIL4/hIL4RA 小鼠哮喘模型中的 H&E 染色

暴露于 PBS 氣溶膠的 B-hIL4/hIL4RA 小鼠氣道未顯示任何炎癥。OVA 暴露導(dǎo)致 C57BL/6 和 B-hIL4/hIL4RA 小鼠支氣管周圍和血管周圍炎癥均顯著增加，以及黏液分泌水平的增加。在接受 dupilumab（ in house ）給藥的小鼠中觀察到炎性浸潤和粘液分泌減少。

 

基于B-hIL33小鼠的哮喘模型構(gòu)建及IL33抗體藥物評價

哮喘建模及藥效實驗示意圖

模型驗證
急性小鼠哮喘模型BALF免疫細(xì)胞數(shù)
 

從B-hIL33小鼠中分離BALF免疫細(xì)胞(n=5)。用流式細(xì)胞儀測定了etokimab和無etokimab治療的急性哮喘小鼠的嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量。與未處理小鼠相比，在純合B-hIL33小鼠中，etokimab analog幾乎完全消除了炎癥細(xì)胞。

小鼠哮喘模型中 IgE 的產(chǎn)生

在研究終點時采集血清。分析 OVA 特異性抗體反應(yīng)的 IgE 水平。結(jié)果顯示，接受 etokimab analog治療的小鼠體內(nèi) IgE 的水平明顯低于未接受治療的小鼠。

 

小鼠哮喘模型的 H&E 染色

暴露于 PBS 氣溶膠的 B-hIL33 小鼠氣道未顯示任何炎癥。OVA 暴露導(dǎo)致支氣管周圍和血管周圍炎性浸潤顯著增加，以及黏液分泌水平增加。在接受 etokimab analog治療的小鼠中觀察到炎性浸潤和粘液分泌減少。

 小結(jié)

針對哮喘治療抗體藥物的不斷出現(xiàn)，讓重度哮喘患者看到了曙光。將來會有靶向更多信號通路的藥物被研發(fā)，百奧賽圖開發(fā)的系列細(xì)胞因子/受體人源化小鼠幫助實現(xiàn)藥物臨床前評價，協(xié)助您快速推進(jìn)藥物研發(fā)進(jìn)程。

 

參考資料

[1] Nixon, J., Newbold, P., Mustelin, T., Anderson, G. P., & Kolbeck, R. (2017). Monoclonal antibody therapy for the treatment of asthma and chronic obstructive pulmonary disease with eosinophilic inflammation. Pharmacology & Therapeutics, 169, 57–77. 

[2] Kroes, J. A., Zielhuis, S. W., van Roon, E. N., & ten Brinke, A. (2020). Prediction of response to biological treatment with monoclonal antibodies in severe asthma. Biochemical Pharmacology, 113978.