先导科普荟 | 破解纤维化药物研发困局：体内外一体化评估策略 发布时间：2025-11-26

纤维化，这种在慢性损伤驱动下器官反复修复失败形成的“疤痕”，是众多慢性病走向终末期的共同通路，可影响肺、肝、肾、心脏等多个器官。据统计，全球因纤维化疾病导致的死亡占比高达45%，其中肺纤维化患者5年生存率低于30%，而肝纤维化影响着全球超25%的人口。疾病负担沉重，而目前全球获批的抗纤维化药物仍屈指可数，例如治疗特发性肺纤维化（IPF）的尼达尼布和吡非尼酮，也仅能延缓病程而不能实现根治。

纤维化往往进程复杂，涉及多个器官，并且疾病模型预测性不足，这常常导致临床前研究数据与临床试验结果脱节，成为药物研发的瓶颈。

一、聚焦纤维化的核心执行者

转化生长因子-β（TGF-β）信号通路是纤维化进程的“核心枢纽”。它通过激活Smad蛋白调控成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，促进胶原蛋白、纤连蛋白等细胞外基质过度分泌。此外，TGF-β还与PDGF、CTGF等因子形成协同效应，共同驱动组织结构的不可逆重塑^[1]。因此，靶向TGF-β通路或其下游效应分子，已成为抗纤维化药物研发的重要方向。由于TGF-β系统以及纤维化形成的过程极其复杂, 因此在研发中更需要聚焦于该通路下游最关键的病理执行过程：肌成纤维细胞的活化与细胞外基质的过度沉积^[2]。

• α-SMA：肌成纤维细胞活化的标志物，其表达上调直接标志着静息的成纤维细胞获得了收缩和大量分泌胶原的能力；

• COL1A1/COL4A1：分别是I型和IV型胶原的关键组分，是构成纤维化“疤痕”组织的主要结构蛋白，其基因表达水平直接反映了基质沉积的强度；

• FN1：纤维连接蛋白是细胞外基质的重要成分，在纤维化早期大量产生，为后续的胶原沉积搭建“支架”^[3]。

图1：TGF-β1在纤维化疾病中的作用^[4]

二、多器官体外平台的生物标志物验证

一个能够准确模拟疾病关键特征的体外模型，是药物筛选成功的基石。针对不同器官纤维化，成都先导均有细胞模型进行体外评估。

• 肺纤维化模型

图2：在肺支气管上皮细胞BEAS-2B和人肺成纤维细胞MRC-5中，系统验证了关键标志物的上调

• 肝纤维化模型：

图3：在人肝星状细胞LX-2中，TGF-β刺激可以诱导关键基因和蛋白的表达上调，模拟了肝星状细胞的核心活化过程

• 肾纤维化模型：

图4：在人肾小管上皮细胞HK-2中，TGF-β诱导后可见EMT相关标志物（如FN1）及胶原基因的表达上调，重现了肾脏纤维化的初始阶段

三、高效定量筛选：高内涵成像精准量化关键指标

在先导化合物优化阶段，高内涵成像分析技术能够对关键标志物进行精确定量化对TGF-β诱导的α-SMA等关键蛋白表达的抑制率，进行可视化高通量筛选。

图5：在人肺成纤维细胞MRC-5中，TGF-β刺激可以诱导关键蛋白α-SMA表达上调

四、从体外到体内：构建转化研究的闭环

体外筛选出的候选分子，能否在更复杂的生物体内环境中同样有效？这是决定项目成败的关键。一体化评估策略需要与体外模型相应的体内药效评价相配合，两种方法互补使用。体外细胞模型周期短、成本低，可在1-2周内完成药物初步活性评估，聚焦单一通路，快速明确药物作用机制；小鼠体内模型则能完整模拟纤维化的病理进程，更贴近临床实际，以评估药物的整体疗效和安全性。

成都先导已经建立了肺纤维化BLM模型、肾纤维化UUO模型等，通过肝肾功能指标、组织Masson染色等，验证化合物组织纤维化的改善作用。

Ø  肾纤维化小鼠模型助力肾脏疾病研究，

https://www.hitgen.com/cn/news-details-378.html

Ø  肺纤维化模型：博来霉素诱导的小鼠肺纤维化，

https://www.hitgen.com/cn/news-details-428.html

五、体外及体内纤维化模型一体化药物评估应用案例

成都先导团队研究抗纤维化药物时，采用一体化评估方案：先经体外TGF-β诱导的细胞模型评估，发现Compound A可以抑制纤维化相关基因表达，且无明显细胞毒性（包括肾、肺、肝纤维化细胞模型）。后续对接UUO小鼠模型验证，该化合物显著改善肾脏纤维化程度，肾脏中纤维化相关基因表达明显下调。

图6：抗纤维化药物体内外一体化评估应用案例

攻克纤维化疾病，需要运用更精准的工具、更系统的策略，成都先导在纤维化疾病研究领域拥有相当丰富的研究经验，期待与您探讨和定制最合适的体内外评价方案。

参考文献：

[1] Targeting TGF-β signal transduction for fibrosis and cancer therapy. Mol Cancer 21, 104 (2022).

[2] TGF-β Signaling and Resistance to Cancer Therapy. Front Cell Dev Biol. 2021;9:786728.

[3] Fibrosis: Types, Effects, Markers, Mechanisms for Disease Progression, and Its Relation with Oxidative Stress, Immunity, and Inflammation. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 4004.

[4] TGF‑β1: Gentlemanly orchestrator in idiopathic pulmonary fibrosis (Review). Int J Mol Med. 2021 Jul;48(1):132.