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一套能真正支撑IND申报的抗菌药效评价体系应该长什么样？

在抗菌药物临床前评价阶段，药效评价是整个数据包的核心支撑——它回答两个最关键的问题：这个药对细菌有效吗？以及多大剂量、以什么方式给药能有效？这两个问题，分别由体外药效评价和体内PK/PD研究来回答。

然而，很多项目团队对这两个问题的评价都做得不够系统。体外仅测了MIC，体内就用了一个感染小鼠模型——这样的数据包，在CDE审评中往往被要求大量补充。本文系统拆解一套能真正支撑IND申报的抗菌药效评价体系，以供参考。

01
体外药效评价：活性数据的基石

体外药效评价并不是简单地测一个MIC。一个完整的体外药效评价体系，需要回答三个递进式问题：抑菌能力、杀菌能力和杀菌动力学。这三个问题共同构建了候选物体外活性的完整画像。

1.1 MIC测定：起点而非终点

MIC（**抑菌浓度）是抗菌药物体外活性评价的起点，但它不是终点。误把MIC当作候选物锁定为根据，是研发攻坚阶段最常见的陷阱。
1.1.1 测定方法和标准

昌柏科技最小抑菌浓度（MIC）测定

1.1.2 菌株覆盖的标准要求

MIC数据的科学价值，很大程度上取决于测试菌株的代表性。CDE审评要求和FDA指导原则均明确：体外抗菌谱数据需覆盖2019年WHO BPPL关键优先级病原体的临床代表性分离株。现在医院里分离出来的菌，很多本身就带耐药机制。如果只拿ATCC敏感株做MIC，就像只在‘健康人’身上测药效，等真正用在‘病人’身上，就很可能压不住。建议两个层级的菌株集覆盖：

**层：标准参考菌株

用于质量控制，必须分心库纯化并确认MIC偏差在CLSI/EUCAST允许范围内

常用质控菌株：大肠杆菌 ATCC 25922、金葡萄菌 ATCC 29213、铜绿假单胞菌 ATCC 27853、肺炎克雷伯菌 ATCC 700603

质控菌株 MIC 应包含在标准范围内，否则该轮实验数据无效

第二层：昌柏科技临床分离菌株（部分）
菌株库建设建议

中国本土流行株的特别重要性：CARSS/CHINET监测数据显示，同一菌种不同克隆型的耐药谱存在显著差异。例如，国内MRSA主要以ST59和ST239为主，而欧美地区则以USA300为主，两者对具体药物的MIC分布存在显著差异。如果仅使用欧美模式菌株，将无法反映中国临床实际情况，且会被 CDE 审评明确指出。建议重点适应症菌株至少含“近三年内国内分离株”。昌柏科技收集近三年临床株千余株，包含各种耐药类型，满足申报要求。

参考：CDE《抗菌药物临床研究技术指导原则》；FDA《Antibacterial Drug Development Guidance》

昌柏科技临床分离株耐药测定

1.2 MBC与杀菌性确认：不可跳过的连接

MIC只能告诉你药物能不能“拦住”细菌，而 MBC（**杀菌浓度）表达的是能不能“杀死”细菌。对于高致命性适应症，FDA/EMA明确要求候选物具备杀菌活性。

MBC测定方法：将MIC实验中澄清的MIC孔转种至无菌培养基，37℃孵育且不添加药物，24h后计数菌落，其中 ≤ 0.1%的平板起始接种量存活对应的**浓度为MBC。

昌柏科技最小杀菌浓度（MBC）测定

1.3 时间-杀菌曲线：最有说服力的工具

先导化合物优化的本质，是在生物活性（效力）、靶点选择性（安全性）与成药性（可开发性）三个维度之间寻找**平衡点。抗菌药物研发失败的核心原因之一，正是过度聚焦体外MIC活性而忽视成

时间-杀菌曲线（Time-Kill Curve，TKC）是候选物体外药效评价中信息量最丰富的实验。它能同时提供：杀菌还是抑菌的属性确认、杀菌动力学特征（浓度依赖型 vs. 时间依赖型）、Eagle效应、以及生长修复动力学。

设计 01 浓度选择和时间点布置

浓度组设定：通常选择无药对照、MIC的0.5、1、2、4、8倍，以及临床相关浓度（基于预想人体Cmax测算）共5−7个浓度组，时间点应涵盖0、0.5、1、2、4、6、8、24h。每个时间点取样后立即进行系列稀释并涂布平板，再进行CFU计数。

设计 02 关键察察点的判断标准

杀菌定义：24h时菌落数相比起始平均下降 ≥ 3 log₁₀ CFU/mL； Eagle Effect：高浓度时杀菌活性不如中浓度，尤其对部分β-内酰胺类药物需关注；再生现象：通过菌株在低浓度作用消失后线性增长，提示可能存在耐药亚群体或耐药驱动。上述异常观察点均需在TKC报告中明确记录。

设计 03 参照药物并行测定

建议将对照药物（同类上市药物）在相同条件下并行进行时间-杀菌实验，以建立“优于/等效于/劣于对照药物”的定性表述，这是第IDE审评中“差异化定位”原则的重要支撑。

1.4 抗菌后效（PAE）：给药方案设计的

关键输入

抗菌后效（Post-Antibiotic Effect，PAE）是指药物浓度降至检出水平以下后，细菌自然恢复生长所需的时间延迟。PAE的长短直接影响给药间隔的选择：PAE长的药物，给药次数也可以相应地降低。

02

体内药效评价：把体外数据转化为临床依据

2.1 小鼠全身感染模型：体内药效研究的

金标准

全身感染模型主要模拟菌血症（Bacteremia）和脓血症性感染场景，是评估候选物对血中感染的整体效果与存活率的核心模型。全身感染模型是非临床安全性数据包中必不可少的组成部分。

建模 01 接种方式与剂量

全身感染模型常用以下两种建模路径：① 尾静脉注射（i.v.）：接种量 1×10⁵−10⁶ CFU/鼠；② 腹腔注射（i.p.）：接种量 1×10⁵−10⁸ CFU/鼠，建模相对简便，适合对全身感染的存活率快速评估。

建模 02 给药方案与评价时间点

接种后1−2h开始给药，评估时间点通常为给药后7天的存活率。

昌柏科技全身感染模型及数据

2.2 小鼠肺部感染模型

肺部感染模型是测定候选物对医院获得性肺炎（HAP）有效性的核心模型。

雾化给药建模操作要点

建模 01 无特定病原鼠免疫抑制方案

小鼠品种一般选择ICR或BALB/c，6−8周龄，雌性。接种前4天，腹腔一次注射环磷酰胺 150 mg/kg；接种前1天，再注射 100 mg/kg。

昌柏科技注射环磷酰胺小鼠模型

接种 02 菌液制备与接种剂量

菌液通常配制为 5×10⁷—1×10⁸ CFU/mL，不同实验室可根据前期验证结果调整。接种体积50 µL，使用雾化针感染，接种后将小鼠身体垂直保持 30−5 min便于菌液均匀分布。验证建模成功的检查：接种0h后小鼠肺组织CFU计数应达到模型验证要求的特定的范围。

终点 03 肺部感染模型特有终点要求

肺部感染模型推荐给药后24h作为主终点，小鼠死亡后立即将肺完整取出并匀浆，再进行梯度稀释平板计数。肺组织匀浆实验需要独立进行，且匀浆过程中须保持肺组织完整性。除四肺叶数据外，有条件时应同步进行肺部病理组织学样本评分。

昌柏科技肺部感染模型及数据
2.3 小鼠腿部感染模型

大腿肌肉感染模型（Murine Thigh Infection Model，MTI）是抗菌药物体内PK/PD研究中应用最广泛、最成熟、监管认可度**的标准模型。FDA和NMPA的抗菌药物PK/PD技术指导原则均将其作为确定体内PK/PD靶值的**动物模型。其优点在于：小鼠大腿肌肉剂量准确、大腿定量方便、对细菌载量能有效控制。

标准建模操作流程

建模 01 免疫抑制：与全身模型相同

建模 02 菌液制备与双侧大腿肌肉接种

建模 03 接种后起始细菌载量评估

试验终点处死小鼠取大腿肌肉研磨涂布平板，根据菌落数评估药物效果。

2.4 小鼠泌尿道感染模型

泌尿道感染（Urinary Tract Infection，UTI）模型是评估候选物治疗复杂性泌尿道感染（cUTI）的标准动物模型，是FDA《Complicated Urinary Tract Infections: Developing Drugs for Treatment》指导文件中明确推荐的非临床有效性模型。

建模方案：C57BL/6雌性小鼠（6–8周龄，膀胱容量稳定）。经尿道导管将10⁸ CFU/mL大肠杆菌（如高毒力株CFT073）50 µL注入膀胱；建模后2 h开始给药，分别于24 h和72 h处死，取膀胱和肾脏组织匀浆计数，同时收集尿液进行CFU定量。主终点：尿液CFU（log₁₀ CFU/mL）和肾脏组织CFU（log₁₀ CFU/g）。

参数 膀胱感染（cystitis） 肾盂肾炎（pyelonephritis）
菌株
E. coli
E. coli
主要终点
尿液CFU、膀胱CFU（24 h）
肾组织CFU（24 h/72 h）

监管关注点：FDA指南明确要求，cUTI适应症至少需提供一个UTI动物模型的有效性数据；肾组织CFU是比尿液CFU更为关键的终点，因其能反映药物在感染组织中的真实暴露与杀菌效果。

2.5 小鼠腹膜炎/腹腔感染模型

腹膜炎模型（Murine Peritonitis Model）适用于腹腔内感染（Intra-Abdominal Infection，IAI）适应症，也常作为全身感染的补充模型，评估药物对腹腔源性革兰阴性菌感染的保护效果。该模型可采用7天存活率或24 h腹腔灌洗液CFU为主终点。

建模方案：腹腔注射铜绿假单胞菌（CRPA）或肺炎克雷伯菌悬液（10⁶–10⁸ CFU/鼠），免疫抑制方案与全身感染模型相同。建议同步留取腹腔灌洗液（1 mL PBS灌洗）进行细菌计数，以补充存活率数据的维度。

2.6 小鼠伤口感染模型

伤口感染模型（Murine Wound Infection Model）适用于局部/外用抗菌药物的评价，或评估候选物对皮肤软组织感染（Skin and Soft Tissue Infection，SSTI）的疗效。该模型通过皮肤全层切除创面接种MRSA，观察局部给药后伤口组织CFU动态变化，可同步进行组织病理学评分（炎症浸润、坏死程度）。

建模方案：BALB/c小鼠（6–8周龄），剃毛后背部皮肤切除1 cm²全层创面，接种MRSA（10⁷ CFU/创面），覆盖半透膜敷料保湿。建模后2 h开始局部给药（凝胶或软膏剂型），每日2次，连续5天。每日处死各组小鼠取伤口组织（0.5 cm²）匀浆计数。

图片
注：伤口感染模型特别适合外用抗菌制剂的早期评价，同时也可支持候选物组织穿透性和局部暴露量的探索性研究。

03

六类模型的综合比较与选择逻辑

3.1 候选物成药性综合评估（候选物锁

定决策）

六类模型各有优势和限制，实际项目中应根据候选物的适应症定位和剂量研究目的选择包含一种或多种模型的组合。

昌柏科技抗菌药物药效学评价能力

【体外药效】 MIC/MBC（含标准株、临床耐药菌株库）、时间-杀菌曲线、PAE

【全身感染】小鼠菌血症模型：****成功造模，计算存活率

【肺部感染】小鼠肺部感染模型：雾化、滴鼻感染，肺组织CFU计数；肺部病理检测

【肌肉感染】 小鼠大腿肌肉感染模型：肌肉注射感染，腿部组织CFU计数

【泌尿道感染】 小鼠cUTI模型（膀胱炎+肾盂肾炎）：尿液CFU + 肾组织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

【伤口感染】 小鼠皮肤全层切除伤口感染模型：局部给药评价，组织CFU + 病理

下一期预告：临床研究篇——I期、II期、III期临床试验设计逻辑与注册策略全拆解。

参考文献

[1] IDSA 2024 Guidance on the Treatment of Antimicrobial Resistant Gram-Negative Infections. Clinical Infectious Diseases. 2024. (情联合用药方案部分)

[2] 抗菌药物药代动力学/药效学理论临床应用专家共识. 中华传染病杂志. (MPC、选择指数SI及自发耐药频率评估方法)