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一套能真正支撐IND申報的抗菌藥效評價體系應該長什么樣？

在抗菌藥物臨床前評價階段，藥效評價是整個數(shù)據(jù)包的核心支撐——它回答兩個最關鍵的問題：這個藥對細菌有效嗎？以及多大劑量、以什么方式給藥能有效？這兩個問題，分別由體外藥效評價和體內PK/PD研究來回答。

然而，很多項目團隊對這兩個問題的評價都做得不夠系統(tǒng)。體外僅測了MIC，體內就用了一個感染小鼠模型——這樣的數(shù)據(jù)包，在CDE審評中往往被要求大量補充。本文系統(tǒng)拆解一套能真正支撐IND申報的抗菌藥效評價體系，以供參考。

一、體外藥效評價：活性數(shù)據(jù)的基石

體外藥效評價并不是簡單地測一個MIC。一個完整的體外藥效評價體系，需要回答三個遞進式問題：抑菌能力、殺菌能力和殺菌動力學。這三個問題共同構建了候選物體外活性的完整畫像。

1.1 MIC測定：起點而非終點

MIC（最低抑菌濃度）是抗菌藥物體外活性評價的起點，但它不是終點。誤把MIC當作候選物鎖定為根據(jù)，是研發(fā)攻堅階段最常見的陷阱。

1.1.1 測定方法和標準

昌柏科技最小抑菌濃度（MIC）測定

1.1.2 菌株覆蓋的標準要求

MIC數(shù)據(jù)的科學價值，很大程度上取決于測試菌株的代表性。CDE審評要求和FDA指導原則均明確：體外抗菌譜數(shù)據(jù)需覆蓋2019年WHO BPPL關鍵優(yōu)先級病原體的臨床代表性分離株。現(xiàn)在醫(yī)院里分離出來的菌，很多本身就帶耐藥機制。如果只拿ATCC敏感株做MIC，就像只在‘健康人’身上測藥效，等真正用在‘病人’身上，就很可能壓不住。建議兩個層級的菌株集覆蓋：

第一層：標準參考菌株

用于質量控制，必須分心庫純化并確認MIC偏差在CLSI/EUCAST允許范圍內

常用質控菌株：大腸桿菌 ATCC 25922、金葡萄菌 ATCC 29213、銅綠假單胞菌 ATCC 27853、肺炎克雷伯菌 ATCC 700603

質控菌株 MIC 應包含在標準范圍內，否則該輪實驗數(shù)據(jù)無效

第二層：昌柏科技臨床分離菌株（部分）

菌株庫建設建議

中國本土流行株的特別重要性：CARSS/CHINET監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，同一菌種不同克隆型的耐藥譜存在顯著差異。例如，國內MRSA主要以ST59和ST239為主，而歐美地區(qū)則以USA300為主，兩者對具體藥物的MIC分布存在顯著差異。如果僅使用歐美模式菌株，將無法反映中國臨床實際情況，且會被 CDE 審評明確指出。建議重點適應癥菌株至少含“近三年內國內分離株”。昌柏科技收集近三年臨床株千余株，包含各種耐藥類型，滿足申報要求。

參考：CDE《抗菌藥物臨床研究技術指導原則》；FDA《Antibacterial Drug Development Guidance》

昌柏科技臨床分離株耐藥測定

1.2 MBC與殺菌性確認：不可跳過的連接

MIC只能告訴你藥物能不能“攔住”細菌，而 MBC（最低殺菌濃度）表達的是能不能“殺死”細菌。對于高致命性適應癥，F(xiàn)DA/EMA明確要求候選物具備殺菌活性。

MBC測定方法：將MIC實驗中澄清的MIC孔轉種至無菌培養(yǎng)基，37℃孵育且不添加藥物，24h后計數(shù)菌落，其中 ≤ 0.1%的平板起始接種量存活對應的最低濃度為MBC。

昌柏科技最小殺菌濃度（MBC）測定

1.3 時間-殺菌曲線：最有說服力的工具

時間-殺菌曲線（Time-Kill Curve，TKC）是候選物體外藥效評價中信息量最豐富的實驗。它能同時提供：殺菌還是抑菌的屬性確認、殺菌動力學特征（濃度依賴型 vs. 時間依賴型）、Eagle效應、以及生長修復動力學。

設計 01 濃度選擇和時間點布置

濃度組設定：通常選擇無藥對照、MIC的0.5、1、2、4、8倍，以及臨床相關濃度（基于預想人體Cmax測算）共5−7個濃度組，時間點應涵蓋0、0.5、1、2、4、6、8、24h。每個時間點取樣后立即進行系列稀釋并涂布平板，再進行CFU計數(shù)。

設計 02 關鍵察察點的判斷標準

殺菌定義：24h時菌落數(shù)相比起始平均下降 ≥ 3 log?? CFU/mL； Eagle Effect：高濃度時殺菌活性不如中濃度，尤其對部分β-內酰胺類藥物需關注；再生現(xiàn)象：通過菌株在低濃度作用消失后線性增長，提示可能存在耐藥亞群體或耐藥驅動。上述異常觀察點均需在TKC報告中明確記錄。

設計 03 參照藥物并行測定

建議將對照藥物（同類上市藥物）在相同條件下并行進行時間-殺菌實驗，以建立“優(yōu)于/等效于/劣于對照藥物”的定性表述，這是第IDE審評中“差異化定位”原則的重要支撐。

1.4 抗菌后效（PAE）：給藥方案設計的關鍵輸入

抗菌后效（Post-Antibiotic Effect，PAE）是指藥物濃度降至檢出水平以下后，細菌自然恢復生長所需的時間延遲。PAE的長短直接影響給藥間隔的選擇：PAE長的藥物，給藥次數(shù)也可以相應地降低。

二、體內藥效評價：把體外數(shù)據(jù)轉化為臨床依據(jù)

2.1 小鼠全身感染模型：體內藥效研究的金標準

全身感染模型主要模擬菌血癥（Bacteremia）和膿血癥性感染場景，是評估候選物對血中感染的整體效果與存活率的核心模型。全身感染模型是非臨床安全性數(shù)據(jù)包中必不可少的組成部分。

建模 01 接種方式與劑量

全身感染模型常用以下兩種建模路徑：① 尾靜脈注射（i.v.）：接種量 1×10?−10? CFU/鼠；② 腹腔注射（i.p.）：接種量 1×10?−10? CFU/鼠，建模相對簡便，適合對全身感染的存活率快速評估。

建模 02 給藥方案與評價時間點

接種后1−2h開始給藥，評估時間點通常為給藥后7天的存活率。

昌柏科技全身感染模型及數(shù)據(jù)

2.2 小鼠肺部感染模型

肺部感染模型是測定候選物對醫(yī)院獲得性肺炎（HAP）有效性的核心模型。

霧化給藥建模操作要點

建模 01 無特定病原鼠免疫抑制方案

小鼠品種一般選擇ICR或BALB/c，6−8周齡，雌性。接種前4天，腹腔一次注射環(huán)磷酰胺 150 mg/kg；接種前1天，再注射 100 mg/kg。

昌柏科技注射環(huán)磷酰胺小鼠模型

接種 02菌液制備與接種劑量

菌液通常配制為 5×10?—1×10? CFU/mL，不同實驗室可根據(jù)前期驗證結果調整。接種體積50 µL，使用霧化針感染，接種后將小鼠身體垂直保持 30−5 min便于菌液均勻分布。驗證建模成功的檢查：接種0h后小鼠肺組織CFU計數(shù)應達到模型驗證要求的特定的范圍。

終點 03 肺部感染模型特有終點要求

肺部感染模型推薦給藥后24h作為主終點，小鼠死亡后立即將肺完整取出并勻漿，再進行梯度稀釋平板計數(shù)。肺組織勻漿實驗需要獨立進行，且勻漿過程中須保持肺組織完整性。除四肺葉數(shù)據(jù)外，有條件時應同步進行肺部病理組織學樣本評分。

昌柏科技肺部感染模型及數(shù)據(jù)

2.3 小鼠腿部感染模型

大腿肌肉感染模型（Murine Thigh Infection Model，MTI）是抗菌藥物體內PK/PD研究中應用最廣泛、最成熟、監(jiān)管認可度最高的標準模型。FDA和NMPA的抗菌藥物PK/PD技術指導原則均將其作為確定體內PK/PD靶值的首選動物模型。其優(yōu)點在于：小鼠大腿肌肉劑量準確、大腿定量方便、對細菌載量能有效控制。

標準建模操作流程

建模 01 免疫抑制：與全身模型相同

建模 02菌液制備與雙側大腿肌肉接種

建模 03 接種后起始細菌載量評估

試驗終點處死小鼠取大腿肌肉研磨涂布平板，根據(jù)菌落數(shù)評估藥物效果。

2.4 小鼠泌尿道感染模型

泌尿道感染（Urinary Tract Infection，UTI）模型是評估候選物治療復雜性泌尿道感染（cUTI）的標準動物模型，是FDA《Complicated Urinary Tract Infections: Developing Drugs for Treatment》指導文件中明確推薦的非臨床有效性模型。

建模方案：C57BL/6雌性小鼠（6–8周齡，膀胱容量穩(wěn)定）。經尿道導管將10? CFU/mL大腸桿菌（如高毒力株CFT073）50 µL注入膀胱；建模后2 h開始給藥，分別于24 h和72 h處死，取膀胱和腎臟組織勻漿計數(shù)，同時收集尿液進行CFU定量。主終點：尿液CFU（log?? CFU/mL）和腎臟組織CFU（log?? CFU/g）。

監(jiān)管關注點：FDA指南明確要求，cUTI適應癥至少需提供一個UTI動物模型的有效性數(shù)據(jù)；腎組織CFU是比尿液CFU更為關鍵的終點，因其能反映藥物在感染組織中的真實暴露與殺菌效果。

2.5 小鼠腹膜炎/腹腔感染模型

腹膜炎模型（Murine Peritonitis Model）適用于腹腔內感染（Intra-Abdominal Infection，IAI）適應癥，也常作為全身感染的補充模型，評估藥物對腹腔源性革蘭陰性菌感染的保護效果。該模型可采用7天存活率或24 h腹腔灌洗液CFU為主終點。

建模方案：腹腔注射銅綠假單胞菌（CRPA）或肺炎克雷伯菌懸液（10?–10? CFU/鼠），免疫抑制方案與全身感染模型相同。建議同步留取腹腔灌洗液（1 mL PBS灌洗）進行細菌計數(shù)，以補充存活率數(shù)據(jù)的維度。

2.6 小鼠傷口感染模型

傷口感染模型（Murine Wound Infection Model）適用于局部/外用抗菌藥物的評價，或評估候選物對皮膚軟組織感染（Skin and Soft Tissue Infection，SSTI）的療效。該模型通過皮膚全層切除創(chuàng)面接種MRSA，觀察局部給藥后傷口組織CFU動態(tài)變化，可同步進行組織病理學評分（炎癥浸潤、壞死程度）。

建模方案：BALB/c小鼠（6–8周齡），剃毛后背部皮膚切除1 cm²全層創(chuàng)面，接種MRSA（10? CFU/創(chuàng)面），覆蓋半透膜敷料保濕。建模后2 h開始局部給藥（凝膠或軟膏劑型），每日2次，連續(xù)5天。每日處死各組小鼠取傷口組織（0.5 cm²）勻漿計數(shù)。

注：傷口感染模型特別適合外用抗菌制劑的早期評價，同時也可支持候選物組織穿透性和局部暴露量的探索性研究。

三、六類模型的綜合比較與選擇邏輯

六類模型各有優(yōu)勢和限制，實際項目中應根據(jù)候選物的適應癥定位和劑量研究目的選擇包含一種或多種模型的組合。

昌柏科技抗菌藥物藥效學評價能力

作為專注抗感染藥效評價的CRO，昌柏科技提供覆蓋體外到體內的全鏈條藥效評價：

【體外藥效】 MIC/MBC（含標準株、臨床耐藥菌株庫）、時間-殺菌曲線、PAE

【全身感染】小鼠菌血癥模型：100%成功造模，計算存活率

【肺部感染】小鼠肺部感染模型：霧化、滴鼻感染，肺組織CFU計數(shù)；肺部病理檢測

【肌肉感染】 小鼠大腿肌肉感染模型：肌肉注射感染，腿部組織CFU計數(shù)

【泌尿道感染】 小鼠cUTI模型（膀胱炎+腎盂腎炎）：尿液CFU + 腎組織CFU

【腹膜炎模型】 小鼠腹腔感染模型：7天存活率 + 腹腔灌洗液CFU

【傷口感染】 小鼠皮膚全層切除傷口感染模型：局部給藥評價，組織CFU + 病理

下一期預告：臨床研究篇——I期、II期、III期臨床試驗設計邏輯與注冊策略全拆解。

參考文獻

[1] IDSA 2024 Guidance on the Treatment of Antimicrobial Resistant Gram-Negative Infections. Clinical Infectious Diseases. 2024. (情聯(lián)合用藥方案部分)

[2] 抗菌藥物藥代動力學/藥效學理論臨床應用專家共識. 中華傳染病雜志. (MPC、選擇指數(shù)SI及自發(fā)耐藥頻率評估方法)

四、關于昌柏科技

安吉昌柏科技有限公司，聚焦于菌毒應用，尤其是傳染病領域，形成了傳染病藥物與疫苗篩選評價、獸用藥物疫苗開發(fā)評價、菌毒種放行檢測等多個業(yè)務模塊。目前可提供100余種傳染病藥物與疫苗相關評價管線，覆蓋90%的主流研發(fā)管線。現(xiàn)有菌毒種資源廣泛，覆蓋病毒、細菌、真菌、支原體，且主要為國內三年內流行菌毒株。所有臨床菌毒株來源清晰、合規(guī)、可溯源。可使用A/BSL-3級生物安全實驗室，備案14種高致病性病原。A/BSL-2實驗室1000平米以上，備案47種病原，負壓籠位3000余籠。昌柏科技憑借優(yōu)質的服務，權威的專家團隊儲備，為國內外多家傳染病藥物及疫苗公司長期提供藥效學評價與臨床生物樣本分析服務。