
把抗纤维化作用和肺部递送分开评价
德国 Pieris 等团队在 Nature Communications 报道候选蛋白 PRS-220 的前临床评价。该蛋白采用以脂质运载蛋白为骨架的 Anticalin 形式,结合细胞间通讯网络因子 2(cellular communication network factor 2,CCN2),后者过去称为结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)。
研究针对特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)。论文指出,系统给药的抗 CCN2 抗体 pamrevlumab 曾在Ⅱ期试验显示肺功能下降减缓,但后续Ⅲ期试验未重复这一获益,成为作者研究局部递送的背景。本研究一方面测试阻断 CCN2 是否减少组织中的胶原,另一方面检查雾化蛋白能否到达肺组织。
PRS-220 约为 20 kDa,属于候选结合蛋白。比较药包括抗 CCN2 单克隆抗体 pamrevlumab 和小分子尼达尼布,各药物的结构、浓度和给药方式按具体实验安排。
雾化后仍需保留蛋白质量与适当粒径
研究使用网式雾化器处理 45 mg/mL 的蛋白溶液。雾化前后的理化质量和结合活性检测未见明显变化;3 台同型装置产生的气溶胶质量中位空气动力学直径为 3.7–4.2 μm,几何标准差为 1.5–1.7。
按质量计算,直径小于 5 μm 的气溶胶占 65%–77%,药物输出速率为 12.1–15.6 mg/min。粒径测量采用 3 台装置,呼吸模拟中的递送测试则对每台装置测量 2 次,用于评价制剂与装置的递送表现。
黏液穿透成像采用 3 名囊性纤维化患者来源的气道上皮,在气液界面培养中观察到 PRS-220 穿过黏液。另一项石英晶体微天平检测使用含黏蛋白的制备物,未观察到 PRS-220 改变黏液质量或含水状态;聚赖氨酸阳性参照则显示黏液相互作用。
小鼠分布实验比较肺部直接递送的 PRS-220 与静脉给药的 pamrevlumab。两药绝对剂量相同时,PRS-220 的肺部峰浓度为抗体的约 80 倍,纤维化组织覆盖范围也较大。这项比较同时改变了药物及给药途径,后续人源实验分别检查雾化后的组织分布与患者组织药物反应。
3 个离体人肺用于观察雾化后的组织分布
人肺分布实验使用 3 个未用于移植的供者肺,在离体肺灌注(ex vivo lung perfusion,EVLP)系统中通气并维持灌流。研究在灌注早期雾化荧光标记的 PRS-220,再于 2 和 4 小时取样。
成像观察到候选蛋白到达外周肺和间质相关区域,并与 CCN2 表达位置对应。实验重点是在维持灌流和通气的离体人肺中,检查候选蛋白的可达位置。
雾化器直接连接通气管路,每个肺递送 6.4 mg 标记蛋白。研究同时染色气道和血管周围的平滑肌、成纤维细胞及上皮相关标志,用于定位药物与不同组织区域的关系。
研究另从 16 名 IPF 患者的组织展示 CCN2 表达,包括支气管上皮、远端肺泡细胞及间质区域。该表达组与随后 3 名供者的肺切片药物组分别统计。
CT 模拟显示病变区域可能获得较少药物
计算部分使用 1 名健康人和 2 名 IPF 患者的计算机断层扫描(computed tomography,CT)影像,重建气道并补充成像分辨率以下的结构。各人采用相同呼吸和气溶胶输入,使肺结构差异成为比较对象。
模型在每个人的肺中跟踪约 50 万个粒子,预测约 55% 的气溶胶质量沉积于肺泡组织、30% 沉积于传导气道、9% 沉积于口咽区域,呼出损失小于 9%。健康及病变肺的整体分布相近,但按组织体积归一化后,严重病变区域的局部沉积较低。
病变组织的刚度和黏性经过模型设定,其中分割出的严重纤维化区域按 5 倍组织刚度与黏性建模。该结果提示局部力学条件可能影响递送,本研究未用对应患者的沉积成像验证这些数值。
患者肺切片中 COL1A1 降低
药效实验使用 3 名 IPF 患者的精密切割肺切片(precision-cut lung slices,PCLS),其中 2 名女性、1 名男性。组织保留原有病变背景,每项处理在每名供者中有 4 或 5 个技术重复。
切片先恢复培养 24–48 小时,再每日加入药物,持续 96 小时,并在第 5 天收集。PRS-220 为 100 或 500 nM,pamrevlumab 为 100 nM,尼达尼布为 2 μM,另设溶剂对照。
蛋白免疫印迹以 GAPDH 归一化Ⅰ型胶原 α1 链(COL1A1)。PRS-220 的两个浓度均产生显著降低;pamrevlumab 和尼达尼布出现较小下降,在该实验中未达到统计学显著。
这里的药物直接加入培养液。它提供了疾病人组织中的反应比较,与前面的吸入分布实验分别完成,因此组织效应不能单独归结为给药途径差别。
组织反应与临床效果仍有不同验证范围
COL1A1 是本次患者切片的主要比较指标,供者数为 3。技术重复增加了同一组织内的测量,但不能扩展患者覆盖范围;不同供者的点在图中保留。
研究组合了制剂质量、离体分布、计算递送和患者组织反应,为候选药提供多方面前临床资料。各部分使用的样本、暴露与指标不同,临床疗效仍需要相应患者试验判断。