哮喘治疗抗体药物和动物模型的应用

 

哮喘是最常见的慢性疾病之一，全球约有3亿患者受到疾病困扰。气道炎症是哮喘患者的病症核心，哮喘可以大致分为嗜酸性粒细胞哮喘和非嗜酸性粒细胞哮喘，嗜酸性粒细胞性气道炎症患者约占重度哮喘患者的40-60%，其发病潜在机制涉及多种类型的细胞和细胞因子参与。如IL‐4参与B细胞和IgE合成的调节，IL‐5对嗜酸性粒细胞的存活和成熟至关重要，IL‐13的功能包括调节 IgE 合成和在气道高反应性中的作用。嗜酸性粒细胞还促进这些和其他细胞因子的合成和释放。

 

哮喘疾病气道炎症信号通路^[1]
 

治疗哮喘抗体药物

 

抗体药物是重度哮喘患者新的治疗选择，目前已有多种药物获批治疗哮喘控制不佳的患者。针对引起气道炎症信号通路的不同路径，目前主要是IL4、IL5、IL13通路的抗体药物，已获批药物中Dupilumab为Fully human IgG4亚型^[2]，全人源抗体药物的优势也在日益凸显。

获批/部分在研治疗哮喘的抗体药物

 

哮喘模型用于抗体药物评价 
 

优质的哮喘疾病模型是药物评价的良好工具，常用的造模方式是采用屋尘螨提取物(HDM)、卵清蛋白(OVA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)等构建小鼠哮喘模型。经典的小鼠哮喘模型是卵清蛋白诱导的气道炎症模型。小鼠经多次腹腔注射卵清蛋白致敏，雾化吸入卵清蛋白后激发。哮喘小鼠模型中IgE和嗜酸性粒细胞水平较高，组织切片染色显示气道粘液增多，炎症性白细胞浸润增多。百奥赛图开发了系列细胞因子/受体人源化小鼠，并基于此构建了哮喘小鼠模型，可用于评价人源抗体药效，为进一步研究及临床试验提供参考依据。

 

基于B-hIL4/hIL4RA小鼠的哮喘模型构建及IL4R抗体药物评价

哮喘建模及药效实验示意图

模型验证

急性小鼠哮喘模型中BALF免疫细胞数

小鼠哮喘模型 BALF 免疫细胞数

从 B-hIL4/hIL4RA 小鼠 (n = 6) 中分离 BALF 免疫细胞。OVA 激发前，在 PBS/dupilumab（in house）处理下通过流式细胞术分析嗜酸性粒细胞的数量。dupilumab（ in house ）处理后，纯合B-hIL4/hIL4RA小鼠中炎症细胞的表达水平远低于阳性对照。

小鼠哮喘模型 BALF 免疫细胞比例  

从 B-hIL4/hIL4RA 小鼠 (n = 6) 中分离 BALF 免疫细胞。OVA 激发前，在 dupilumab（in house）处理下通过流式细胞术分析嗜酸性粒细胞的比例（G1 未用 OVA 处理）。dupilumab（ in house ）处理后，纯合B-hIL4/hIL4RA 小鼠中炎症细胞的表达水平远低于阳性对照。

 

小鼠哮喘模型血清和 BALF 中 OVA 特异性和总 IgE 的产生

在研究终点时采集血清检测IgE生成。分析 OVA 特异性抗体反应的 IgE 水平和总 IgE 水平。结果显示，dupilumab（ in house ）给药小鼠的 IgE 水平远低于未给药小鼠。

 

B-hIL4/hIL4RA 小鼠哮喘模型中的 H&E 染色

暴露于 PBS 气溶胶的 B-hIL4/hIL4RA 小鼠气道未显示任何炎症。OVA 暴露导致 C57BL/6 和 B-hIL4/hIL4RA 小鼠支气管周围和血管周围炎症均显著增加，以及黏液分泌水平的增加。在接受 dupilumab（ in house ）给药的小鼠中观察到炎性浸润和粘液分泌减少。

 

基于B-hIL33小鼠的哮喘模型构建及IL33抗体药物评价

哮喘建模及药效实验示意图

模型验证
急性小鼠哮喘模型BALF免疫细胞数
 

从B-hIL33小鼠中分离BALF免疫细胞(n=5)。用流式细胞仪测定了etokimab和无etokimab治疗的急性哮喘小鼠的嗜酸性粒细胞数量。与未处理小鼠相比，在纯合B-hIL33小鼠中，etokimab analog几乎完全消除了炎症细胞。

小鼠哮喘模型中 IgE 的产生

在研究终点时采集血清。分析 OVA 特异性抗体反应的 IgE 水平。结果显示，接受 etokimab analog治疗的小鼠体内 IgE 的水平明显低于未接受治疗的小鼠。

 

小鼠哮喘模型的 H&E 染色

暴露于 PBS 气溶胶的 B-hIL33 小鼠气道未显示任何炎症。OVA 暴露导致支气管周围和血管周围炎性浸润显著增加，以及黏液分泌水平增加。在接受 etokimab analog治疗的小鼠中观察到炎性浸润和粘液分泌减少。

 小结

针对哮喘治疗抗体药物的不断出现，让重度哮喘患者看到了曙光。将来会有靶向更多信号通路的药物被研发，百奥赛图开发的系列细胞因子/受体人源化小鼠帮助实现药物临床前评价，协助您快速推进药物研发进程。

 

参考资料

[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.