一种潜在天花治疗药物Brincidofovir在致死性猴痘病毒动物模型中的药代动力学和疗效

Pharmacokinetics and Efficacy of a Potential Smallpox Therapeutic, Brincidofovir, in a Lethal Monkeypox Virus Animal Model

作者信息Christina L Hutson, Ashley V Kondas, Mathew R Mauldin, Jeffrey B Doty, Irma M Grossi, Clint N Morgan, Sharon Dietz Ostergaard, Christine M Hughes, Yoshinori Nakazawa, Chantal Kling, Brock E Martin, James A Ellison, Darin S Carroll, Nadia F Gallardo-Romero, Victoria A Olson
PMID33536322
期刊mSphere
发布时间2021-02-03
DOI10.1128/mSphere.00927-20

实验完整度

研究包含PK实验和体内疗效实验,但仅有动物模型,缺乏体外、类器官或患者样本等多层级验证,且未进行机制验证。

主要模型

草原犬鼠(黑尾土拨鼠)猴痘病毒(MPXV)动物模型

重点核对

BCV的给药剂量和方案:20 mg/kg首剂,随后5 mg/kg两次(q48h) MPXV攻击剂量:约9×10^5 PFU(LD90) BCV治疗起始时间:ID-1、ID0或ID1 BCV血浆暴露量(Cmax和AUClast) 存活率及临床评分

摘要

天花由天花病毒(VARV)引起,于1980年被消灭;然而,天花病毒生物恐怖威胁仍然存在,因此需要随时可用的治疗方法。当前的防范活动认识到口服抗病毒药物的重要性,并推荐采用具有不同作用机制的治疗方法。猴痘病毒(MPXV)与天花病毒密切相关,引起高度相似的临床人类疾病,可作为天花抗病毒药物检测的替代物。草原犬鼠MPXV模型已被表征并用于研究抗痘病毒治疗药物的疗效,包括最近批准的TPOXX(tecovirimat)。Brincidofovir(BCV;CMX001)已显示出对双链DNA病毒(包括痘病毒)的抗病毒活性。为了确定BCV口服给药后在草原犬鼠体内的暴露量,进行了药代动力学(PK)研究。对BCV血浆浓度的分析表明存在变异性,这可能归因于动物的异质性。为了确定BCV在MPXV草原犬鼠模型中的疗效,在接种日第0天(ID0)通过鼻内攻击动物,使用9×10^5空斑形成单位(PFU;90%致死剂量[LD90])。根据BCV治疗相对于接种日的开始时间(ID-1、ID0或ID1)将动物分组。观察到疗效趋势取决于治疗开始时间(ID-1时为57%,ID0时为43%,ID1时为29%),但低于在其他动物模型中观察到的疗效。PK数据分析显示,BCV血浆暴露量(最大浓度[Cmax])和最后可定量浓度的时间(AUClast)低于给予相同剂量的其他动物模型,表明亚最佳的BCV暴露量可能解释了较低的生存保护效果。重要性 在当前正在进行的2019冠状病毒病(COVID-19)大流行期间,针对高传播性、高死亡率病毒的防范活动受到重视。天花由天花病毒(VARV)感染引起,具有高度传播性,估计死亡率为30%。通过强化疫苗接种运动,天花于1980年被宣布消灭,个人的常规天花疫苗接种停止。目前的全球人口对VARV几乎没有免疫力。如果天花重新出现,全球后果将是灾难性的。FDA最近批准一种天花抗病毒药物(tecovirimat)是生物威胁防范的成功一步;然而,正痘病毒可能对治疗产生耐药性,表明需要多种治疗方法。我们的论文详细介绍了研究性天花药物brincidofovir在猴痘病毒(MPXV)动物模型中的疗效。由于brincidofovir尚未在体内针对天花进行过测试,因此使用相关病毒MPXV进行研究对于了解其在天花爆发事件中是否具有保护作用至关重要。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Brincidofovir(BCV)在致死性猴痘病毒(MPXV)草原犬鼠模型中的药代动力学特征及其抗病毒疗效如何?
核心机制
BCV作为脂质偶联的核苷类似物西多福韦(CDV),在体内转化为活性形式,抑制病毒DNA聚合酶,从而阻断病毒基因组复制;其作用机制与TPOXX不同。
主要证据
在MPXV致死性攻击模型中,BCV治疗组动物的存活率呈剂量和时间依赖性趋势(ID-1:57%,ID0:43%,ID1:29%),但均未达到统计学显著差异;药代动力学数据显示BCV血浆暴露量(Cmax和AUClast)低于其他动物模型,可能解释其疗效有限。
研究意义
该研究为评估BCV作为天花和猴痘治疗药物提供了重要数据,提示在草原犬鼠模型中需优化给药方案以达到有效暴露量,并建议未来可评估BCV与TPOXX联合用药的潜在协同效应。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

药代动力学研究

确定BCV口服给药后在健康草原犬鼠体内的血浆暴露参数。

对16只健康草原犬鼠给予BCV(5或20 mg/kg,q48h,共3次),在不同时间点采集血样,使用LC-MS/MS方法检测血浆中BCV浓度,并进行非房室模型PK分析。

2

疗效研究

评估BCV在致死性MPXV攻击模型中的保护效果。

雌性草原犬鼠(每组7只)经鼻内接种约9×10^5 PFU(LD90)的MPXV,在不同时间点(ID-1、ID0或ID1)开始BCV治疗(20 mg/kg首剂,之后5 mg/kg两次,q48h),观察临床体征、存活率及病毒载量。

3

病毒学和免疫学分析

评估BCV治疗对病毒载量和免疫反应的影响。

在观察期间,定期采集血液、口腔拭子和组织样本,使用实时PCR定量病毒DNA,通过空斑实验检测活病毒,并用ELISA检测抗OPXV抗体(IgM)。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
布林西多福韦----
异氟烷----
DietGel Criticare 凝胶补充剂ClearH2O--
乳酸林格液----
美洛昔康----
EDTA采血管----
Phoenix WinNonlin 软件Certara USA, Inc.--
被动集成应答器标签----
BSC-40 细胞系----
达克隆拭子----
磷酸盐缓冲液----
SPEX 研磨珠SPEX SamplePrep--
GenoGrinder 2000 组织研磨机SPEX SamplePrep--
BioRobot EZ-1 工作站Qiagen--
拭子提取管系统Roche--
结晶紫染液----
SAS 软件SAS Institute--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
药代动力学研究
BCV给药剂量(5或20 mg/kg)、给药频率(q48h)、给药途径(口服灌胃)、采血时间点(首次给药后1-48小时,末次给药后0-48小时)
阅读提示:Materials and Methods, Study 1: drug dosing and serial blood collection
疗效研究
MPXV攻击剂量(约9×10^5 PFU)、攻击途径(鼻内)、BCV治疗起始时间(ID-1, ID0, ID1)、BCV给药方案(20 mg/kg首剂,随后5 mg/kg两次,q48h)
阅读提示:Materials and Methods, Study 2: Animal groups and drug dosing, Animal inoculation
病毒学检测
实时PCR引物和探针(E9L基因)、标准品浓度范围(10 fg-1 ng)、阳性判定标准(CT≤37)、空斑实验条件(BSC-40细胞,35.5°C, 6% CO2, 72小时)
阅读提示:Materials and Methods, real-time PCR analysis, Virus tissue infectivity
免疫学检测
ELISA方法(IgM捕获)、样本采集时间点(第11和14天)、计算OD-COV值
阅读提示:Materials and Methods, Serologic analysis
统计分析
统计检验方法(Fisher精确检验、Wilcoxon秩和检验、Kaplan-Meier生存分析、log-rank检验)、显著性水平(P≤0.05或P<0.06)
阅读提示:Materials and Methods, Statistical analyses