简介
有关急性中枢神经系统(CNS)损伤的生化学反应的实验室研究发现为进一步干预和治疗提供了有希望的靶点。已有大量的工作致力于将这些研究发现转化为人体研究。据我们所知,只有两种治疗方法已证实有效:组织纤溶酶原激活物和低体温治疗(用于出生窒息和院外心室纤颤性心脏骤停)。这些发现的局限性在于患者人群相对较小。
目前研究仍在继续对旧观念进行探索,回避一些新概念。而这种状态不同于 15
代谢性干预
在药理学方面降低脑代谢率可增加对缺血的耐受性。在犬类中,通过硫喷妥钠预处理可减弱因全脑缺血诱导的三磷酸腺苷损耗,但只有当皮层持续性电活动受到抑制时才存在。
一些实验发现巴比妥酸盐对局灶性缺血的疗效。在猴子中,硫喷妥钠可改善短期全脑缺血功能性预后,但只有在再灌注后 15
谷氨酸
二十世纪 80
Selfotel
7
只有在缺血发作前或发生后 5
Selfotel
Gavestinel
Gavestinel
主要一项研究表明在大鼠永久性大脑中动脉闭塞后 6
出现了一种用于启动巴比妥酸盐和谷氨酸拮抗剂进行人体研究的模式。临床研究援引临床前研究证明其正当性的理由很少或没有与正在进行的特异性研究相关的临床前证据。来自于各种形式的 CNS
低温疗法
有关大鼠和狗类中全脑严重缺血后进行适度的低温诱导治疗的报道引起了极大的兴趣。当前的考虑已集中于作为急性 CNS
对于创伤性脑损伤,14
在创伤性脑损伤主要的临床试验中,在住院数小时后才得以实施治疗性低温诱导。回顾来看,随后进行的临床前数据预测了临床研究的失败,令人想起成人心脏骤停后硫喷妥钠的治疗经验。
对于脑动脉瘤手术,进行动脉瘤夹闭的患者被随机分为适度的低体温治疗组或保持正常体温组。低温治疗和复温仅仅限于在手术过程中进行。低体温对三个月的预后没有影响。低体温可能是无效的;然而,据我们所知,目前还没有进行针对于蛛网膜下腔出血低温治疗的临床前研究。
因此,达到疗效所需的低温冷却的深度和持续时间是未知的。鉴于该项临床研究的失败,不太可能重复进行足够有力的研究,不管有无有力的临床前数据;因为悲观的前景以及另一项研究的成本。任何针对这种高危手术的低温治疗可能的效应已经失去了可预见的未来。
对创伤性脑损伤和动脉瘤手术数据的结论可能是适度的低温疗法没有潜在的获益。然而,适度的低温治疗可以改变急性 CNS
2002
实验室研究表明在全脑缺血后进行适度的低温治疗可以减少脑损伤。这些确凿的数据激发了对临床试验的热情。然而,这些临床前研究中没有一项研究其生存时间间隔大于 1
这个发现证明对指导人体心脏骤停研究是很关键的,有两项研究证实了持续冷却的疗效。前一项研究对人体研究中达到低温治疗深度的必要性提出了争议。与后来从一个真正的心脏骤停模型中获得的动物数据相一致。研究表明 36.0°C
这种情况对于出生窒息的治疗更引人注目,在这方面的临床试验也证明了适度低温疗法的疗效,其使用已被广泛推荐。在这种情况下,临床前的研发是很有力的。独立的实验室使用临床相关的模型。采用较大的物种来优化人体大脑低温研究的实验方案。在新生大鼠中定义了最佳治疗时间和长期功能性疗效。
对于新生儿窒息性脑病,低温治疗临床试验的效果能够足够强大而不管临床前开发的质量如何吗?
一个新的开始
在 1999
STAIR
在第一项研究中, NXY – 059
NXY- 059
NXY- 059
即使是评分最高(8
在随机研究中,梗死面积减少了 20%。在非随机化研究中,病灶大小减少了 53%。当采用非盲法进行病灶大小评估以及在正常血压大鼠和高血压大水对比研究中也可看到类似的效应值差异。
Bath
当然,也存在种族间差异。然而,种族间众多相似之处也应该使得临床前试验对临床疗效有提示作用。许多现象是在实验室被首次发现,后来才在人体研究中得以证实(表)。该发现进一步表明缺乏临床前数据和对临床试验设计数据的重视更有可能是临床试验不能成功的原因。
表.
现象 | 临床前报道:种族,年份 | 临床报道:疾病,年份 |
对脑代谢率的影响 低温 麻醉 |
犬类,1954 犬类,1963 |
手术,1986 健康人,1964 |
延迟低灌注 | 兔子,1968 | 心脏骤停,1996 |
血脑屏障破坏 | 松鼠猴,1970 | 缺血性卒中,1975 |
缺血半暗带 | 狒狒,1977 | 缺血性卒中,1983 |
高血糖增加缺血性脑损伤 | 猴子,1977 | 缺血性卒中,1988 |
氧自由基 | 猫类,1978 | 创伤性脑损伤,1990 |
延迟神经元坏死 | 沙鼠,1982 | 心脏骤停,1987 |
谷氨酸聚集 | 大鼠,1984 | 脑积水,1985 |
离子平衡破坏伴突触末端去极化 | 大鼠,1984 | 人脑切片,1998 |
炎性因子 | 大鼠,1985 | 创伤性脑损伤,1987 |
组织型凝血酶原激活物的作用 | 兔子,1985 | 缺血性卒中,1995 |
即刻早期基因表达 | 小鼠,1988 | 缺血性卒中,1993 |
预适应 | 沙鼠,1990 | 缺血性卒中,1999 |
凋亡 | 大鼠,1991 | 心脏骤停,1997 |
基质金属蛋白酶激活 | 大鼠,1992 | 缺血性卒中,1997 |
自发性皮层去极化 | 大鼠,1993 | 创伤性颅脑损伤,1996 缺血性卒中,2008 蛛网膜下腔出血,2013 |
P-选择蛋白/细胞间黏附分子-1 | 狒狒,1994 | 缺血性卒中,1996 |
缺血后低温神经保护 | 沙鼠,1994 | 心脏骤停,2002 |
转录因子结合活性(如核因子-κB) | 大鼠,1995 | 缺血性卒中,1996 |
PARP激活 | 小鼠,1997 | 心脏骤停,1998 |
高含量氧复苏的不良反应 | 犬类,1998 | 心脏骤停,2011 |
神经发生 | 沙鼠,1998 | 缺血性卒中,2006 |
抑制素在缺血性卒中中作用 | 小鼠,1998 | 颈动脉内膜切除术,2013 缺血性卒中,2013 |
水通道蛋白4感应现象 | 大鼠,2000 | 缺血性卒中,2003 |
高迁移率族蛋白B1 | 小鼠,2002 | 缺血性卒中,2006 |
未折叠蛋白反应 | 大鼠,2003 | 缺血性卒中,2010 |
这一发现也进一步被 van der Worp
ALIAS
白蛋白急性卒中(ALIAS)试验研究了白蛋白作为神经保护干预措施的作用。先进行了一项人体中试验性的安全性研究,随后进行了 2
虽然试验性研究没有发现副作用,但第一项比较生理盐水和静脉注射白蛋白的随机试验中止了,是由于白蛋白治疗组患者死亡人数增加,其最有可能是由于血管容量超负荷所致。第二次试验根据患者的体重对白蛋白的使用剂量进行了校正。 从 2009
虽然没有说打算满足 STAIR
与巴比妥酸盐应用于心脏骤停和创伤性脑损伤低温治疗研究相比,ALIAS
大多数研究中未能证明白蛋白的疗效可持续超过 7
最后,只有 22%
再次,ALIAS
更多的指南
在医学界对从实验室到临床转化研究失败的担忧无处不在。已有大量的共识推荐。在卒中研究中,主要的卒中研究杂志均已支持对良好实验室规范的推荐。一个国家卫生研究院小组提出了指南以加强在方案提交申请基金时初步数据的质量和实验设计。其他机构也对临床前研究发布了一些总体原则,有一些推荐需要在报告实验方法时更加详细(例如,动物研究:体内实验报告 [ARRIVE]),目前已得到数以百计的生物医学研究杂志的支持。Henderson
最常见的共性是进行一个先验效力分析,随机分配治疗以及实验前在动物模型中考虑到疾病亚型特征。主要期刊发表的声明也反映了这些共性。但似乎缺乏特别赞同指南的期刊的依从性方面数据。
Baker
这些指南中几乎没有新的概念性元素。推荐的临床前实验设计元素包括一个多世纪以前就认识到的基本的统计原则。特别地,在 1993
一家创业制药公司合成了一种小分子能够放大缺血性卒中已知的在体发挥重要作用的神经修复机制。知识产权是商业开发安全的和保鲜的必要条件。该分子可通过血脑屏障,且通过不同独立的学术实验室证明在啮齿类动物卒中模型中是有效的。有功能性疗效,且在分析长期功能预后时对永久性和短暂性大脑中动脉闭塞进行缺血前生理因素的控制,包括性别,老龄动物以及与治疗延误相关的临床因素等。除了研究是在非人体灵长类动物体内进行以及没有定义与其他卒中药物相互作用之外,均满足了 STAIR
已完成临床实验新药授权的毒理学分析。良好生产过程——认为分子没有重大的毒性作用,且配方简单。该分子目前正在进行临床试验寻求非 CNS
下一步
呼吁改善临床前实验设计可能带来更确凿的疗效证据,以及使得成功转化进行人体研究。然而,鉴于目前的依从性,这种方法可能是不够的。许多治疗靶点和候选药物的开发是来自学术机构及其附属的生物技术公司,经常面临财务受限的环境,妨碍了全面和严格的临床疗效分析。
小型实验室通常雇佣学校的实习生进行实验方案的操作,而不是优先使用高级研究员,且没有内部或外部验证。这样的研究可能会由于手术不足,结果评估,或统计学分析能力等而出现结果的偏倚,尽管这些仍然是研发最重要的部分。已成立的商业公司也可能面临着类似的局限性。
现在已提倡采用另外的方法,包括在临床前研究和开始决定进行人体研究之间的一个中间步骤。. Bath
图 1. III
图 2. III
这些严格的疗效测试将会结合实验设计的基本原则(如随机化和盲法),标准化的损伤和结果评估以及独立的数据分析。据推测,这种系统将最小化偏倚,确保临床相关的模型和剂量策略,并确定效应值大小是否足以转化到异质性的人体群体中。
这个概念有利有弊。进行 III
目前为止,进行临床前 III
另一个概念也被提出来了。在患者入组之前要进行临床研究的注册,以预先呈现计划的主要预后变量,入排标准,实验设计以及样本量大小(如 clinicaltrials.gov)。
临床前研究也应该进行类似的注册吗?这种方法使得发表的结果必须符合预先的实验设计和分析,可能会鼓励研究人员使用更严格的试验方案。但有一个问题是临床前试验的保密性,这对相应的知识产权的拥有者是一个重要的问题,他们可能不愿将研发的情况公诸于众。
不管什么样的机制,如果临床前研发项目不佳,而进行临床研究的患者招募是存在伦理方面的问题的。临床前研究决策应该至少像临床研究那样严格。这需要实验室和同行评议人员中一个重大的转变。
结论
临床前研究的不足会导致(1)可能被用于更好更有前途的干预措施的资源浪费;(2) 可能使患者置于不必要的风险中;(3)在治疗策略的早期研发中产生过分悲观的情绪。现在已有越来越多的指南赞同基础研究的原则,但遵从这些指南的依从性并不好。
急性中枢神经系统损伤的治疗方法的临床前研发演化过程为更有效的人体转化研究提供了机会。这个机会刚刚好,因为我们对于疾病神经生物学的理解已有很大的进步,这将使得更有可能明确真正有机会改善预后的干预措施。如果不能很好的转化这些机会将是灾难性的,正如临床前研发的例证已表明忽视实验设计和实施的基本宗旨的后果。
编辑: neuro207
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