【药物研发列车】跟着Nature学新思路：突破性人源化肺纤维化模型，革新药物临床前评估！

建立肺纤维化人源化小鼠模型，推进药物验证策略

该文献强调了人源化 BILF 模型在弥合临床前研究和临床应用之间差距方面的关键作用。首次建立的造血干细胞人源化小鼠模型通过密切模仿人类肺纤维化的病理生理学（包括将人类白细胞募集到肺组织和 BALF）为研究人类肺纤维化提供了一个强大的平台，在多系人类免疫细胞环境中，并且没有 GvHD 发作。该研究进一步表明，抗纤维化治疗可显著减少纤维化负担和人类白细胞浸润，凸显了该模型评估靶向治疗的潜力。

1. 问题背景：

IPF是一种进行性肺病，治疗选择有限。传统临床前模型（如博来霉素诱导的免疫功能正常小鼠模型）无法复制人类免疫环境的复杂性，限制了人类特异性抗体和细胞疗法的评估。

2. 解决方案：

开发两种人源化小鼠模型：

① PBMC人源化模型：植入人类外周血单核细胞，但受移植物抗宿主病（GvHD）限制，研究窗口短（约5周）。

② HSC人源化模型：植入人类造血干细胞，实现稳定多系免疫细胞植入（T细胞、B细胞等），无GvHD，适合长期研究。

3. 疾病建模：在两种模型中诱导博来霉素（BLM）肺纤维化，模拟人类IPF的病理特征（炎症浸润、成纤维细胞活化、胶原沉积）。

4. 药物验证：使用尼达尼布（已获批抗纤维化药物）作为阳性对照，验证模型有效性。尼达尼布显著减轻纤维化、减少免疫细胞浸润，证明模型可用于评估人类靶向治疗。

5. 关键发现：HSC人源化模型更稳定、无GvHD，能更好地模拟人类免疫反应，是临床前评估人类特异性疗法（如单克隆抗体、细胞疗法）的理想平台。

药物研发是一个多阶段过程，从靶点识别到上市后监测。文献涉及临床前研究阶段，重点是通过动物模型评估药效和安全性。以下是标准化流程，结合本文内容：

1. 靶点识别与验证：

基于疾病机制（如IPF中的TGF-β信号通路、成纤维细胞活化）。

文献中提出，靶点包括PDGFR、FGFR、VEGFR（尼达尼布的靶点）以及人类免疫细胞介导的纤维化途径。

2. 先导化合物发现与优化：

通过高通量筛选、计算机辅助设计等方法识别候选药物。

本文献不涉及此阶段，但尼达尼布作为已知药物，其多靶点特性（抑制酪氨酸激酶）已被验证。

3. 临床前研究：

① 体外实验：使用细胞系（如人类成纤维细胞）评估药物对纤维化标志物（如α-SMA、胶原）的影响。

② 体内动物实验：在动物模型中评估药效、毒理学和药代动力学。

③ 模型选择：传统动物模型（如BLM诱导小鼠）或人源化模型（如本文的PBMC/HSC人源化小鼠）。

④ 关键步骤：疾病诱导、药物干预、终点评估（详见下文）。

⑤ 安全性评估：包括急性毒性和长期毒性测试（本文未深入，但尼达尼布的治疗显示了安全性迹象，如体重恢复）。

4. 临床试验申请（IND）：

基于临床前数据，向监管机构提交申请，进入人体试验。

5. 临床试验（I-III期）：

评估安全性、剂量、疗效（本文未涉及，但人源化模型数据可支持临床试验设计）。

6. 监管批准与上市后监测：

通过FDA等机构批准后，持续监测真实世界疗效。

文献中提到的动物实验是临床前研究的核心部分，旨在验证人源化模型并评估药物疗效。以下从动物实验开展角度，详细分析如何将药物研发流程与动物实验结合：

1. 动物模型选择与开发：解决物种特异性限制

① 传统模型的局限性：BLM诱导的小鼠模型（BILF）简单、可重复，但无法模拟人类免疫环境，导致人类特异性疗法（如抗体、细胞疗法）评估失败。

② 人源化模型的优势：

PBMC模型：快速植入人类免疫细胞，但GvHD限制长期研究。适用于短期评估（如5周内）。

HSC模型：通过肝内注射CD34+造血干细胞到新生免疫缺陷小鼠（NOG品系），实现多系人类免疫细胞发育（T细胞、B细胞、NK细胞等），无GvHD，提供稳定人类免疫环境。

③ 结合药物研发：人源化模型允许测试人类特异性靶点（如人类CD分子或细胞因子），弥补传统模型的缺口，加速翻译研究。例如，在本文中，模型成功用于评估尼达尼布对人类免疫细胞的调节作用。

2. 疾病诱导与实验设计：模拟人类病理

① 疾病诱导方法：使用博来霉素（BLM）通过口咽抽吸（OA）诱导肺纤维化，模拟IPF的关键特征（上皮损伤、炎症、纤维化）。

② 实验时间线：

人源化阶段：PBMC模型在注射后2周验证植入；HSC模型在注射后8周验证多系植入。

纤维化诱导：BLM给药后21天评估终点。

药物干预：尼达尼布从BLM后第7天开始治疗，持续14天（模拟临床治疗窗口）。

③ 分组设计：

正常组（人源化对照，无BLM）。

载体组（人源化+BML+载体处理）。

尼达尼布组（人源化+BLM+尼达尼布治疗）。

结合药物研发：这种设计允许直接比较药物效果与基线纤维化，验证模型的敏感性和特异性。尼达尼布作为阳性对照，确认模型能否检测抗纤维化响应。

3. 终点评估：多模态指标确保全面性

动物实验的终点指标覆盖了病理、免疫和功能层面，与药物研发的疗效和安全性评估对应：

① 生理指标：

体重和存活率：监测疾病进展和药物副作用。尼达尼布组体重损失减少、存活率提高，表明药物保护作用。

② 支气管肺泡灌洗液（BALF）分析：

总细胞计数：反映炎症程度。尼达尼布减少BALF细胞数，显示抗炎效果。

流式细胞术（FACS）：量化人类免疫细胞（如CD45+白细胞、CD3+ T细胞），证实人类免疫参与。

③ 组织病理学：

H&E和Masson三色染色：评估纤维化程度，使用改良Ashcroft评分和纤维化评分。尼达尼布显著降低评分，证明抗纤维化功效。

免疫组化（IHC）：检测α-SMA（成纤维细胞活化标志）和人类特异性标志（如hCD45、hCD3），显示药物减少免疫细胞浸润和肌成纤维细胞活化。

④ 生化分析：

羟脯氨酸测定：量化胶原沉积。尼达尼布降低羟脯氨酸水平，抑制细胞外基质积累。

⑤ 影像学评估：

显微CT：三维可视化纤维化体积和浸润比例。尼达尼布减少纤维化区域，提供非侵入性疗效证据。

结合药物研发：这些终点模拟了临床试验中的生物标志物（如影像学和组织学），帮助预测人体疗效。人源化模型额外提供人类免疫细胞数据，增强翻译价值。

4. 数据分析和验证：支持药物候选选择

统计方法：使用t检验、ANOVA等分析组间差异，确保结果可靠性（p<0.05为显著）。

模型验证：通过尼达尼布的已知疗效验证模型：在两种人源化模型中，尼达尼布均改善纤维化，与传统BILF模型结果一致，证明模型稳健性。

结合药物研发：阳性结果支持模型用于新药筛选。例如，未来可测试人类特异性抗体（如抗TGF-β抗体）或细胞疗法（如间充质干细胞），评估其调节人类免疫细胞的能力。

5. 局限性与改进方向

当前局限：肺实质仍为小鼠来源，无法完全复制人类肺微环境（如上皮-间充质相互作用）。

改进建议：未来可结合人类肺组织异种移植、类器官或基因编辑，进一步人源化肺部细胞。

结合药物研发：尽管有局限，HSC人源化模型已足够用于免疫靶向疗法的临床前测试，减少对灵长类动物的依赖，加速IND申请。

在药物研发中，动物实验是临床前到临床的桥梁。本文演示了如何通过优化动物模型（人源化BILF）来增强预测性：

流程整合：

① 靶点确认 → 选择人源化模型模拟人类免疫。

② 候选药物测试 → 在模型中评估药效（如尼达尼布）。

③ 数据生成 → 多端点验证支持临床试验设计。

④ 监管提交 → 稳健的临床前数据提高IND批准概率。

⑤ 价值：人源化模型减少物种差异导致的失败，降低研发成本，特别适用于生物制剂（抗体、细胞疗法）。

总之，本文的人源化BILF模型为IPF药物研发提供了高效的临床前平台，通过结合动物实验的多维度评估，加速了人类特异性疗法的开发。这种方法可扩展到其他疾病领域，强调动物模型在翻译医学中的核心作用。

参考文献

Establishment of a humanized mouse model of pulmonary fibrosis for advancing drug validation strategies Md. Nakibul Hasan, Yuri Chae, Su Yeon Lee & Young Mo Kang Scientific Reports volume 15, Article number: 34748 (2025)

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