中风治疗学术界圆桌临床前建议的更新

摘要

为了帮助解决将动物研究转化为人类临床试验的障碍，¹1999年出版的中风治疗学术行业圆桌会议（STAIR）为急性缺血性中风治疗的临床前发展提供了建议。STAIR的初步建议概述于表1自最初发表这些建议以来，已经过去十多年了。这些建议既是作为评估候选疗法的实验框架，也是对中风研究总体开展情况进行批判性评估的起点。在这篇文章中，我们根据自那篇文章发表以来获得的经验以及新知识，特别是与随后完成的临床试验结果相关的知识，整合并更新了最初的建议。

中风科学标准

STAIR VI是在几次中风试验失败后召开的，在这些试验中，临床前数据部分是在最初的STAIR临床前建议和初步临床试验结果之后出现的。尽管令人失望的结果无疑有许多潜在原因，但STAIR VI提出的一个问题是，将外部衍生标准应用于中风研究是否会提高确定有效中风疗法的可能性。一个合理的问题是，作为一个群体，中风研究人员是否需要明确的标准来帮助确保研究的稳健性和可重复性。

2006年，O'Collins等人²对1957年至2003年间发表在≈3500篇文章中的8516项中风相关实验中测试的1026种神经保护策略进行了系统综述。本研究使用了一个源自STAIR I的简单检查表，概述了个体治疗可用数据的质量和广度。据报道，550种药物中只有5种在局灶性缺血动物模型中有效，完全符合STAIR标准的这一解释。NXY-059临床前评估程序的初步评估表明，该程序完全符合STAIR标准，但随后的分析表明，依从性并非绝对的。^三奥柯林斯的一个观察结果²系统评价是研究质量分数增加（基于遵守STAIR I标准）和疗效下降之间的关系。²低质量的研究似乎高估了疗效，这一现象部分归因于缺乏随机化和盲法的偏见。在对个别药物疗效的一系列详细荟萃分析中，也有一些（但不是全部）发现了类似惊人的结果。对于FK506，这种效果尤其明显。⁴对13种假定神经保护剂的数据进行的系统回顾和荟萃分析表明，治疗组是否随机化、卒中诱导期间药物分配的盲目性以及结果评估的盲目性是最有力的预后决定因素。⁵例如，NXY-059的研究报告称，在随机研究（20.3%vs 52.8%）和那些报告脑缺血诱导和结果评估之间分配隐藏的研究（25.1%vs 54.0%）中，疗效显著较低。⁶在低温研究中，这些影响不太显著（分别为37%对47%和39%对47%.），但仍然存在。⁷

也许是因为将表面有效的动物神经保护剂转化为人类中风治疗方法和之前的STAIR建议失败而产生的挫折感，中风研究人员正在进行比过去质量更好的研究。然而，中风试验者仍报告说，只有36%的研究随机分配给治疗组，只有11%的研究隐瞒了分配，只有29%的中风研究对结果进行了盲法评估。⁸

样本量计算说明了这些问题对实验结果的影响。检测组间差异的概率与差异的大小、结果测量的可变性以及群体抽样次数（在本例中为每组动物的数量）有关。在对临床前中风文献的系统回顾中，只有3%的研究报告使用了样本量计算。⁸如果我们检查最坏情况，并假设大多数作者确实进行了功率计算，但没有报告功率计算，使用了所需的最小计算样本量，但没有将未能随机分配给治疗组视为错误估计效应大小偏差的潜在来源，那么，在检测治疗组和对照组之间的真实差异方面，超过60%的研究可能不够有力。由于缺乏分配隐蔽性，低估样本量的可能性增加到所进行研究的近90%。如果实际检测特定效应大小所需的样本量为20，但只使用了18只动物，那么可能所有18只都被浪费了。然而，如果使用22，那么额外的2仍然有助于获得有用的数据。虽然这种情况几乎肯定不适用于大多数被评估的论文，但如果没有适当的样本量计算报告，则不知道它在哪些情况下适用。

研究中的标准被广泛接受和应用具有优先性。临床试验人员遵守《综合试验报告标准》（CONSORT）声明，该声明导致临床试验的报告和进行有了实质性的改进，作为发布的要求。^9,10根据现有证据，现在似乎谨慎地建议，为了确定中风动物模型的治疗效果，临床前测试应采用类似的标准进行和报告实验，以确保高质量的无偏见数据。^8,11然而，一些作者承认，我们过去没有完全遵守这些标准。最近，两种发表实验性中风治疗研究的期刊已经采纳了这一建议，如果其方法学部分包含了表2.^12,13这些标准不应排除发表观察性、先导性或产生假设的数据，但此类研究的结论应反映其初步性质。期刊拒绝负面结果报告的趋势可以通过建立临床前结果中央存储库来解决，正如临床试验数据所做的那样。

以下章节讨论了与中风动物模型相关的具体问题及其对最新STAIR标准的影响。

缺血性中风模型

有一系列缺血性中风模型涉及缝合线或血栓的插入、电凝、光血栓形成、动脉结扎或各种方法的闭塞以及内皮素-1的注射。其中许多模型可以模拟永久性或暂时性遮挡。没有一个能准确地模拟临床中风，因为由于自发再通，人类很少发生真正的永久性闭塞，并且瞬态模型被限制在相对较短的时间窗口内，否则会有致命的水肿和出血的风险。¹⁴栓塞模型的使用有利于研究伴随的溶栓或纤溶药物。尽管这些模型主要针对大脑中动脉的全部或部分区域，但也有一些后循环缺血性损伤模型，尽管这些模型的重现性可能不如大脑中动脉模型。¹⁵

目前可用的动物中风模型在研究脑缺血的生物学机制和许多循证治疗研究中都很有用。然而，除了少数例外，例如用于组织纤溶酶原激活剂治疗的基于血栓的栓塞模型，它们在预测人类中风的疗效方面并不成功。¹⁶引言中讨论了与实验设计相关的这些故障的潜在原因。这些模型也可能存在重要的内在局限性。在对神经保护效果缺乏积极预测的情况下，只能假设最重要的局限性是什么，但与动物模型相比，人类中风发生的不同环境可能在这些失败中发挥作用。其中最显著的是，所有动物模型都涉及在其他健康动物中实验性诱导的缺血，而在人类中，中风通常是潜在疾病或风险因素自然进展的结果。

人类中风发生在衰老、高血压、糖尿病、心脏病（如心房颤动）以及使用伴随药物的情况下。¹⁷此外，性别差异可能会影响中风机制和治疗反应。¹⁸这些因素中的每一个都可能影响治疗剂的效果。例如，衰老通过对药代动力学和药效学的影响，改变了许多药物的疗效和副作用。¹⁹衰老与自发恢复过程相互作用，是溶栓治疗后出血转化的风险。^20,21虽然老年动物的实验性手术死亡率较高，但研究表明，标准模型可以在中年大鼠中进行，而像Fischer 344这样的物种可以在非常年长的动物中进行研究。²²高血压是中风最常见的危险因素，它改变了血管对缺血的反应，这种反应可能超出血管系统，并导致神经血管单位的代偿反应。^23,24这些影响在动物模型中尚未得到很好的研究，至少部分是因为高血压动物模型是异质的。²⁵三分之一的急性卒中患者出现糖尿病和高血糖，与大血管和心源性栓塞卒中的预后较差有关，而腔隙性卒中的预后较好。²⁶它们通过复杂的机制降低了再通治疗后恢复良好的可能性，这些机制部分取决于缺血的持续时间和严重程度以及是否真的发生了实质性再灌注。²⁷没有一种动物模型能完全模拟这种情况。联合用药对中风结局既有积极影响，也有消极影响。²⁸在解释阴性临床试验时，很少考虑药物与治疗剂的相互作用。尽管模拟这些临床条件具有挑战性，但我们认为药物测试不应在真空中进行。一种新的治疗方案至少需要考虑与这些类型因素相关的已知问题，并建议在临床前研究中对其进行研究。

大多数临床前测试最初涉及啮齿动物。猫和灵长类等高阶物种也可用于测试特定的假设或机制。虽然未经证实，但在非人类的脑回灵长类动物身上进行测试可能有一些优势。与啮齿动物相比，这些动物的下行解剖通路（如皮质脊髓束）具有与人类相似的神经支配模式。²⁹灵长类动物和猪的模型也可能有助于测试药物对白质损伤的影响。与小型啮齿动物相比，高阶物种也更容易用于测试血管内再通方法，如机械栓塞切除术、血管成形术和支架置入术。至于药物，我们认为在进行临床研究之前，应在动物模型中确定设备的安全性和临床疗效。以前，这种模型的终点主要与再通疗效有关。我们认为，由于这些设备用于患者以改善临床结果，因此结果评估与药物治疗的结果评估应该没有什么不同，药物治疗的目标是减少梗死和改善功能结果，并且还考虑了出血或水肿等安全问题。然而，需要注意的是，即使考虑到高阶物种的需求和优势，也必须承认灵长类动物的成本和有限可用性可能不足以进行具有足够力量的最终疗效研究，如果在灵长类动物中重现啮齿动物研究中推荐的相同共病条件，并且灵长类模型对临床试验成功的预测价值仍未得到证实，那么这可能会变得更加令人望而却步。此外，尽管SAINT项目在很大程度上依赖于对灵长类动物进行的长期功能和组织学结果研究的阳性结果，该研究测试了NXY-059的延迟治疗，并被认为在随机和盲法方面进行了严格的研究，回顾性审查表明，由于其他地方讨论的原因，即使是这种前所未有的鼓励也可能会产生误导。^三,30,31

将动物模型与临床中风联系起来

临床试验未能证实动物研究中的阳性结果的一个原因是模型与临床情况之间缺乏直接联系。理想情况下，这些联系应包括正在建模的疾病状态、药物的生物活性和正在测量的结果。神经保护剂的功效通常在一组有限的模型中进行筛选，包括促进神经元存活的体外活性和涉及永久或短暂缺血的动物模型。在考虑将动物模型与人类中风联系起来的可行性时，必须考虑大脑结构的差异。相对于啮齿类动物的大脑，人类大脑的白质比例更高。一种仅针对神经元且不挽救白质束的治疗方法不太可能具有广泛的临床意义。神经血管单位的新概念强调，必须考虑大脑中的所有多种细胞类型。很可能不仅需要拯救大脑中的神经元，还需要拯救神经胶质和血管成分。此外，我们不仅必须防止细胞死亡，还必须保护细胞功能，尤其是为神经血管单元的完整性服务的细胞-细胞信号。³²最后，从分子和细胞的角度来看，积累的数据表明，临床前模型中测试的许多神经保护靶点可能对恢复过程产生负面影响。³³因此，任何急性治疗都必须仔细确定靶点，以在其有害阶段阻断所需靶点，而不干扰日后恢复的内源性底物。如果不了解这些损伤-修复转换是如何发生的以及何时发生的，在临床试验中，可能不可能有效地将急性实验干预转化为适当的时间、剂量和持续时间。

动物模型和人类的终点都是不完美的。自发恢复在许多功能结果测量中非常常见，因为大多数测试都是在年轻健康的动物身上进行的，在这种情况下，人类也可能发生自发恢复。³⁴理想情况下，应选择与目标人群相关的功能终点。对于神经保护治疗，证明梗死面积缩小可能很重要。影像学研究，包括扩散/灌注MRI扫描和限制性扩散病变的生长，虽然没有得到充分验证，但在动物中相当简单，因为对诱导缺血性病变的控制是可能的。³⁵虽然在这方面有许多工作正在进行中，可供非专家站点使用，但目前还没有确定的最佳定义或测量技术来评估人类的不匹配。³⁶此外，早期弥散异常出现恢复，表明它可能不是梗死组织的精确标记。³⁷成像终点将减少方差，允许较小样本量的希望可能只能部分实现，治疗延迟和成像可用性的实际问题仍然存在挑战。

治疗的生物活性仍然是将临床前数据翻译给人类的一个挑战，包括受讨论的一些问题影响的药代动力学或药效学，或者可能涉及动物与人类不同的基本生物机制。理想情况下，一种生物标记物将存在于特定治疗中，可以直接或间接在人体中进行测量。标志物可以很简单，比如在血管再通后是否真的发生了实质性再灌注，³⁸或者更复杂，比如单个患者的生化指标是否发生改变。例如，如果所提议的药物旨在清除自由基，那么证明氧化应激的直接或间接生物标记物确实减少了将很有帮助。

最终目标是表明，与这些靶点和组织终点相一致，治疗人群的功能性神经结果也得到改善。也许，在试图影响更复杂的功能结果之前，未来的临床试验可能需要首先在目标和组织水平上证明疗效。像讨论的许多因素一样，我们预计这些生物事件在动物和人类之间，甚至在不同类型和持续时间的缺血机制之间存在异质性。获得此类信息，尤其是在第一次人体研究中，应能为后续研究确定最有希望的目标人群提供指导。

在治疗发展过程中促进合作

对于任何一家制药公司来说，大多数治疗学科中的现代药物发现和开发的成本几乎都高得令人望而却步，因为在研发活动中对一种药物的投资约为5亿至10亿美元。新的分子靶点来源于最近解开的人类基因组，这对定义和验证这些靶点对安全有效药物开发的生物学、病理学和临床用途提出了前所未有的挑战。这些新的现实，加上监管部门对新药的新颖性和与现有新药的区别的要求，给新药的开发带来了前所未有的障碍，尤其是针对中风等复杂的医疗条件。^39–41

除了制药和设备公司之外，还需要其他资源来克服这些越来越大的障碍。将突破性疗法推向市场的努力需要所有潜在利益相关者的参与，包括学术界、政府监管机构和私营公司。利用先进、突破性的技术和疗法转化新科学发现的挑战要求更广泛地参与发现和开发，最大限度地利用现有的智力、技术和临床专业知识，以实现更有效、更成功的转化医学。这种资源利用只能通过一系列科学、医疗和金融组织的合作来实现，但要尊重彼此的利益和政府。以竞争前财团的形式出现了新的合作模式。⁴²竞争前联盟旨在利用来自多个实体的资源，在不太可能由任何一个利益相关者产生的研究方面取得突破。信息、技术、工艺、样品、数据库和分析方法都在成员之间共享，允许每个成员基于各自的专有地位追求独立的竞争性商业利益。ADNI（阿尔茨海默病神经成像协会）就是一个相关的例子。ADNI是一个政府、学术界和制药行业的竞争前联盟，旨在促进阿尔茨海默病的转化医学。资助成员之间共享科学、技术和临床资源，每个成员都保留其药物发现和开发项目的知识产权。另一个由顶尖学术大学、政府和制药公司组成的创新财团是惠氏–TMRC–苏格兰TMRC（转化医学研究合作组织），该财团由“大型制药公司”、苏格兰政府和4家领先的苏格兰学术机构组成。它由政府和行业来源共同资助，是研究设计、执行、数据共享和出版方面的真正合作。感兴趣的领域包括中风的新模型、“半影成像”和技术开发。希望这种智力和技术专业知识以及其他类似专业知识的合作能够更好地解决所讨论的中风研究难题，否则无法有效地独立执行。这些合作研究的例子有缺陷，主要集中在临床研究上。它们确实带来了希望，即不同的小组可以共同努力，为临床前和临床研究工作提供创新，并有望开发新的治疗方法，使所有利益相关者以及受影响的患者受益。

更新的STAIR建议

一些人将最初的STAIR建议作为基准，在临床试验评估之前评估药物临床前试验的质量和充分性。^2,43这些建议可能影响了急性缺血性中风药物的开发。例如，与1999年之前完成的动物研究相比，急性中风动物文献中的预处理研究较少。然而，回顾性审查发现，大多数进展到临床试验的神经保护剂临床前研究并没有完全符合先前的建议。^11,43这表明，之前的建议并没有被一致接受为测试新型治疗候选药物的最合适方法。更新了之前的STAIR临床前建议，并提出了补充建议。

结论

虽然我们认为最初的建议有助于改善临床前试验的许多特征，但尚未证明它们可以预测任何药物是否会改善关键疗效III期试验的结果。在临床研究中有明确、可重复的疗效证据之前，不可能验证任何指南。同时，这些更新和修订的STAIR临床前建议可能为进一步思考、仔细讨论和实验室间合作提供了基础，以便更好地提高声称的急性卒中治疗的临床前测试的有效性。然而，必须认识到，实现它们并不能保证临床开发的成功。尽管如此，严格和完整的临床前测试应该能保证临床试验有更大的成功机会，前提是临床开发计划也按照目前公认的标准进行。

致谢

附录

STAIR VI手稿撰稿人：哈罗德·亚当斯；哈里斯·艾哈迈德（Harris A.Ahmad）；格雷格·阿尔伯斯（Greg Albers）；哈维·J·奥尔特曼；雅罗斯瓦夫·阿罗诺夫斯基；理查德·阿特金森（Richard P.Atkinson）；尼尔·C·巴曼；约翰内斯·博尔茨（Johannes Boltze）；Natan M Bornstein；约瑟夫·布罗德里克；安东尼·卡吉亚诺（Anthony O.Caggiano）；胡安·查韦斯；CPLH Chen；史蒂夫·克莱默（Steve Cramer）；Mads K.Dalsgaard；Exuperio Díez-Tejedor；比利·邓恩；Lori A.Enney；罗伯特·法西亚诺；塞斯·芬克尔斯坦（Seth P.Finklestein）；拜伦·D·福特；布兰卡·富恩特斯；莫里斯·格里森；拉里·B·戈尔茨坦；马修·古尼斯（Matthew J.Gounis）；Byoung Joo Gwag；弗拉基米尔·哈钦斯基；丹尼尔·汉利；尼尔斯·亨宁格；大卫·C·赫斯；乔治·霍华德；大卫·豪威尔斯；帕特里夏·D·休恩（Patricia D.Hurn）；Jennifer F.Iaci；汤姆·雅各布斯；凯伦·约翰逊；托马斯·A·肯特；Pooja Khatri；Chelsea S.Kidwell；布雷特·基塞拉；沃尔特·科洛塞茨（Walter J.Koroshetz）；李天利；Ken R.Lees；大卫·E·利维（David E.Levy）；David S.Liebeskind；J.L.Lorenzo；帕特里克·莱登（Patrick D.Lyden）；约翰·凯兰·林奇；马尔科姆·R·麦克劳德；阿尔沙德·马吉德；拉斐尔·罗德里格斯-梅尔卡多；Brian W.Mcilroy；科林·米勒（Colin G.Miller）；马贾兹·穆尼斯（Majaz Moonis）；赫伯特·莫斯勒；村山佐夫；卡罗利·尼科利奇；Menelas N.Pangalos；菲利普·佩雷拉；彼得·拉姆；拉尔夫·萨科（Ralph L.Sacco）；Jeffrey L.Saver；Wolf-R.Schäbitz；约翰·申克（John F.Schenck）；阿明·施耐德；迪特马尔·施奈德；朱迪思·斯皮尔克（Judith A.Spilker）；Aneesh B.Singhal；韦德·史密斯；约拉姆·索尔伯格（Yoram Solberg）；杰克逊街；拉尔斯·托鲁普；丹尼尔·克里斯托夫·瓦格纳（Daniel-Christoph Wagner）；Ajay Wakhloo；盖尔·沃金肖；马克·沃尔顿；Max Wintermark；Margaret M.Zaleska；贾斯汀·齐文（Justin A.Zivin）。

脚注

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