CN118571359A - 一种基于治疗指数的药物筛选方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及药物筛选技术领域，尤其涉及一种基于治疗指数的药物筛选方法、装置及电子设备。本发明结合了生存率以及体质量两个重要的药效实验动物模型评价指标，通过将体质量数据巧妙地转化为相对体质量曲线上面积数据，进一步与生存率数据同步标准化处理后，构建了治疗指数的计算公式，用于药物筛选；本发明的药物筛选方法能够将生存率以及体质量数据有机地结合到一起，客观反映出疾病的进展情况和预后效果，有效地放大不同药物处理组之间的效果差异，更加准确、便捷、全面地筛选出综合效果优秀的药物，极大地降低了新药的开发成本，同时也为临床和实验研究提供更准确的数据支持。

Description

一种基于治疗指数的药物筛选方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及药物筛选技术领域，尤其涉及一种基于治疗指数的药物筛选方法、装置及电子设备。

背景技术

在药物研发过程中，很多动物疾病模型需要通过生存率和体质量这两个指标来评价药物的疗效。例如肿瘤疾病模型、心血管疾病模型、感染疾病模型、代谢性疾病模型、自身免疫性疾病、慢性疼痛疾病模型等。

目前在评价药物疗效时，通常将生存率作为疾病治疗的重要评价指标。但是进行动物实验的时候，影响动物生存率的因素较多，例如注射方式、操作者手法、小鼠状态等，仅仅依靠生存率来评价药物的治疗效果并不十分客观，因此，将生存率作为单一指标存在一定的局限性，导致无法全面反映药物治疗的综合效果。

存活实验动物的体重变化是评估动物实验结果的客观指标之一，实验动物体重的增减往往反映了其健康状况、营养摄取、代谢率等多方面信息，因此在实验设计和结果解读中具有重要意义。

目前在药物研发过程中，通常都是单一地考量生存率以及实验动物的体重变化，存在较大的主观性误差。如何将生存率以及实验动物的体重变化实验数据综合起来，便捷全面地评价药物对疾病的治疗效果，提高药物评价结果的可靠性和客观性，成为本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明首先提供了相对体质量曲线上面积在构建药物筛选模型中的应用；

所述相对体质量是指：实验动物的体质量与初始体质量的比值；

所述相对体质量曲线上面积是指：以不同时间点为横坐标，以实验动物的相对体质量为纵坐标绘制相对体质量随时间变化的曲线；

以初始相对体质量为基线，所述曲线与所述基线之间的面积为所述相对体质量曲线上面积。

本发明为排除各实验组初始水平之间的差异，直观地体现出药物治疗对体质量的影响，使组间比较更为直观且科学，引入“相对体质量”概念，即实验动物的体质量与初始自身体质量的比值，通过以实验动物自身初始的体质量为基准，使得实验数据更加准确以及具有可比性。

进一步，本发明为了更加合理准确地将体质量与生存率指标有机结合，进而提出了“相对体质量曲线上面积”的概念，即以不同时间点为横坐标，以实验动物的相对体质量为纵坐标绘制相对体质量随时间变化的曲线；以初始相对体质量为基线(Y＝1)，计算曲线与基线之间的面积即为所述相对体质量曲线上面积。而在本发明之前，科研人员通常都是采用“曲线下面积”评估体质量变化情况。

在曲线完整的情况下，相对体质量曲线上面积越小，说明经过药物治疗后的实验动物的体质量波动越小，恢复至初始体质量的速率越快，表明药物的治疗效果越好。

相对体质量随时间变化的曲线绘制采用本领域常用的软件绘图即可，包括但不限于Graphpad。

进一步，本发明提供了一种药物筛选模型的构建方法，包括：

(1)制备疾病实验动物模型，在实验动物给药后获取实验动物的生存率和体质量数据；

(2)根据体质量数据获取相对体质量曲线上面积数据；

(3)用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，构建药物筛选模型。

在构建药物筛选模型过程中，为消除不同变量之间的量纲影响，使不同变量数据具有可比性，本发明采用求和归一化法处理生存率和相对体质量曲线上面积数据后进行模型构建。

优选地，当所述疾病为脓毒症时，所述药物筛选模型为治疗指数模型，其公式为：

n表示实验次数，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据。

进一步，本发明提供了一种药物筛选方法，包括：

获取实验动物的生存率和体质量数据；

将体质量数据转化为相对体质量曲线上面积数据，并且用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，根据标准化后的数据计算治疗指数，以评估药效；

所述治疗指数的计算公式为

n表示实验次数，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据。

考虑到有些疾病复发率很高，例如脓毒症，本发明在上述治疗指数计算公式的构建过程中采用多次实验结果累加的方法，即治疗指数为n次实验后的生存率(Survivalrate,S)/相对体质量曲线上面积(Area on the relative body weight curve,A)的数值之和。通过综合多次治疗指数的数值，能够更好地反映药物对于疾病的长期治疗效果，使得对于药效的评价更加全面完善。

本发明中，所述治疗指数数值越大，表示药物的治疗效果越好，安全性越高。

在具体实施过程中，通过比较各药物处理组的T _index值，能准确地判断出各药物对疾病的治疗效果，筛选出综合治疗效果好的药物。

优选地，所述药物筛选方法还包括：

制备疾病实验动物模型，给药处理后获取实验动物的生存率和体质量数据。

本发明中，所述给药的方式包括但不限于：口服、静脉注射、肌肉注射、皮下注射、直肠灌注、滴眼、鼻腔喷雾、口腔喷雾、皮肤局部或全身用药。

本发明中，所述实验动物包括但不限于小鼠、大鼠、兔、猫、狗、鸡、鸭、鹅、牛、猪、羊、马、驴、鹿、骆驼、猴等实验动物。

优选地，所述药物治疗的疾病为至少需要通过生存率和体质量两个指标评价药物疗效的疾病。

优选地，所述疾病为肿瘤、心血管疾病、感染性疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病中的至少一种。

优选地，所述疾病为脓毒症。

优选地，采用脂多糖刺激实验动物制备脓毒症实验动物模型，给药处理后获取实验动物的生存率和体质量数据。

优选地，所述脓毒症实验动物模型的制备方法包括：取8～10周龄的小鼠，通过腹腔注射脂多糖溶液制备脓毒症实验动物模型。

更优选地，所述小鼠为C57BL/6小鼠。

更优选地，脂多糖溶液的用量为15～25mg/kg。

在具体实施过程中，脓毒症治疗药物包括但不限于：布地奈德、地塞米松、曲安西龙、泼尼松、氢化可的松及其衍生物、及其唾液酸修饰纳米乳剂或脂质体。

更优选地，通过多次腹腔注射脂多糖溶液，考察实验动物对脓毒症的免疫记忆情况。

在具体实施过程中，所述免疫记忆可分为强免疫记忆、中免疫记忆和弱免疫记忆。

其中，“强免疫记忆”(或免疫强记忆)是一种稳定强效的获得性免疫效应，反映的是通过适宜的治疗手段建立的免疫记忆，体现在对某种疾病(或者病原体)的长期疗效、优异的预后甚至实现疾病治愈等方面。“中免疫记忆”(或免疫中记忆)代表一种可变型记忆，介于“弱记忆”和“强记忆”之间。“弱免疫记忆”(或免疫弱记忆)代表一种伤害型记忆，在复杂环境下可能无法体现出记忆功能，甚至体现出不友好作用的一种免疫系统响应模式。

这种将免疫记忆进行强中弱之分的方法为研究者对免疫系统响应机制和纳米药物递送系统与免疫系统之间关系的理解带来了重要的突破，拓展了免疫学领域的知识边界，这一概念有望在设计更有效的治疗策略方面发挥关键作用。

进一步，本发明提供了一种药物筛选装置，包括：

数据获取模块，用于获取实验动物的生存率和体质量数据；

数据处理模块，用于将体质量数据转化为相对体质量曲线上面积数据，并且用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，根据标准化后的数据计算治疗指数；

所述治疗指数的计算公式为

n表示实验次数，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据；

药效评估模块，用于根据治疗指数输出药效评估结论。

进一步，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一实施方案中所述的药物筛选方法。

进一步，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施方案中所述的药物筛选方法。

进一步，本发明提供了上述任一实施方案中所述的药物筛选模型的构建方法、所述的药物筛选方法、所述的药物筛选装置、所述的电子设备、或所述的计算机可读存储介质在制备用于药物筛选的产品中的应用。

进一步，本发明提供了一种唾液酸修饰布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂，其原料包括：MCT、DPPC、DPPG-Na、BP以及SA-CH；其中，SA-CH与磷脂的摩尔比为5mol％～25mol％，优选10mol％～15mol％，最优选为10mol％。

优选地，所述磷脂为DPPC和DPPG-Na。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明结合了生存率以及体质量两个重要的药效实验动物模型评价指标，通过将体质量数据巧妙地转化为相对体质量曲线上面积数据，进一步与生存率数据同步标准化处理后，构建了治疗指数的计算公式，用于药物筛选；本发明的治疗指数能够将生存率以及体质量数据有机地结合到一起，客观反映出疾病的进展情况和预后效果，通过将生存率放在分子的位置，相对体质量曲线上面积放在分母的位置，能够有效地放大不同药物处理组之间的效果差异，综合安全性与长期疗效两个方面更加准确、便捷、全面地筛选出综合治疗效果优秀的药物，极大地降低了新药的开发成本，同时也为临床和实验研究提供更准确的数据支持。

附图说明

图1为实施例2中不同比例SA修饰BP纳米乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数图。

图2为实施例3中各组小鼠首次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数图。

图3为实施例4中各组小鼠二次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及二次感染后总的治疗指数图。

图4为实施例5中各组小鼠三次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及三次感染总的治疗指数图。

图5为实施例6中SA修饰BP与DP纳米乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数图。

图6为实施例7中不同药物乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行，或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例1

本实施例制备布地奈德棕榈酸酯相关纳米乳剂。配方如表1所示。

表1乳剂处方组成

制备方法如下：

按表1准确称取处方量的中链甘油三酸酯(MCT)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二棕榈酰磷脂酰甘油钠(DPPG-Na)以及布地奈德棕榈酸酯(BP)，将油相(MCT与BP)与水相(DPPC、DPPG-Na与SA-CH(唾液酸胆固醇衍生物)分散于3mL灭菌注射用水中形成均一溶液)分别置于70℃、65℃水浴中加热搅拌，待油相全部溶解、水相形成均一溶液后，将同温的水相缓慢滴加至油相中，65℃继续搅拌30min得乳剂初品。将乳剂初品超声分散处理(功率和时间：200W×2min+400W×6min，工作1s间歇1s)后，依次过0.80、0.45与0.22μm水系微孔滤膜，即得唾液酸修饰的BP纳米乳剂(药物浓度为2mg·mL^-1)。两种乳剂粒径均在110nm±20nm，包封率均大于95％。

备注：BP-SAE中SA修饰比例为10mol％(与磷脂的摩尔比)，表中SA表示唾液酸，SA-CH为唾液酸-胆固醇衍生物(参考专利：申请号：201610533120.7，专利名称：《一种含有唾液酸基团的脂质衍生物的合成及其在药物制剂中的应用》中公开的Neu5Ac-AE-AC-CH的制备方法进行制备)。

实施例2

本实施例参照实施例1的制备方法，制备不同SA修饰比例(5mol％、10mol％、15mol％、20mol％、25mol％)的BP纳米乳剂，并进行药效学实验，步骤如下：

取8～10周龄的C57BL/6雄性小鼠，随机分为6组，每组5只，分别是SA修饰比例为5mol％、10mol％、15mol％、20mol％、25mol％的BP纳米乳剂组(命名为5％ SA组、10％ SA组、15％ SA组、20％SA组、25％ SA组)和对照组(5％Glu组，即5％葡萄糖注射液组)。各组小鼠腹腔注射20mg/kg的脂多糖溶液造模，4h后，尾静脉注射4.0mg/kg不同制剂一次，共给药一次。在整个实验过程中，监测记录小鼠的生存率和体质量数据，持续10天。

将不同时间点的体质量数据转化为相对体质量(实验动物的体质量与初始体质量的比值)，以不同时间点为横坐标，以实验动物的相对体质量为纵坐标，采用Graphpad软件绘制相对体质量随时间变化的曲线；以初始相对体质量为基线(Y＝1)，计算相对体质量曲线上面积(即曲线与基线之间的面积)。同时绘制生存曲线。

然后用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，使数据进行量纲单位统一化。

“求和归一化法”也称为总和归一化法。这种方法将每个数据点除以所有数据点的和。“求和归一化法”的优点包括：1.消除量纲影响：该方法消除了数据的量纲影响，使得不同维度的数据可以进行比较和分析，而无需考虑它们的单位或量纲。2.保留数据相对比例：虽然将数据归一化到[0,1]范围内会保留数据的相对大小关系，但使用“求和归一化法”，数据点的相对比例更加直观，因为所有数据点的和为1。3.不受极端值影响：与某些归一化方法相比，例如最小-最大归一化，“求和归一化法”对极端值不敏感。因为它是基于数据点的总和进行归一化，而不是仅仅考虑最大值和最小值。4.保持数据分布特性：“求和归一化法”保持了原始数据的分布特性，因为它仅仅是通过除以总和来缩放数据，而不是对数据进行转换或者偏移。5.适用性广泛：这种方法适用于各种类型的数据，包括数值型数据、概率分布等，因此在数据分析、机器学习等领域有着广泛的应用。

根据标准化后的生存率数据以及相对体质量曲线上面积数据，计算治疗指数(Treatment index，T _index)，以评价不同制剂的治疗效果。

治疗指数的计算公式为n表示实验次数(此实施例中n＝1)，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据。

结果分析如下：

图1为实施例2中不同比例SA修饰BP纳米乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数(T _index)图。

表2为各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据。

表2各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝5)

组别	生存率(％)	S1
			5％SA	60	0.20
10％SA	80	0.27
			15％SA	80	0.27
20％SA	40	0.13
			25％SA	40	0.13
5％Glu	0	0

由图1和表2可知，不同比例SA修饰BP纳米乳剂都能够在一定程度上延长脓毒症小鼠的生存率，但仅从生存率无法明确地比较出各组制剂治疗效果的好坏，例如：10％ SA组与15％ SA组生存率相同(80％)，20％ SA组和25％ SA组生存率相同(40％)。此时，需借助体质量的变化来进一步分析比较。

表3为各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据。

表3各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝5)

组别	相对体质量曲线上面积	A1
			5％SA	1.137±0.040	0.19
10％SA	0.967±0.025	0.17
			15％SA	1.223±0.028	0.21
20％SA	1.103±0.036	0.19
			25％SA	1.244±0.042	0.21
5％Glu	0.157±0.005	0.03

由图1和表3可以看出，除5％Glu组外，不同比例SA修饰BP纳米乳剂相对体质量变化曲线完整，各组曲线到初始体质量(Y＝1)之间的面积，即5％ SA组、10％ SA组、15％ SA组、20％ SA组和25％ SA组的相对体质量曲线上面积分别为1.137±0.040、0.967±0.025、1.223±0.028、1.103±0.036和1.244±0.042，通过比较曲线上面积可以明显看出SA修饰比例为10mol％组受脓毒症影响体质量波动最小。

进一步，按照上述公式计算治疗指数，结果如表4所示。

表4各组小鼠感染治疗后的T _index值

组别	T index
		5％SA	1.05
10％SA	1.59
		15％SA	1.29
20％SA	0.68
		25％SA	0.62
5％Glu	0

由表4可知，不同比例SA修饰BP纳米乳剂治疗脓毒症的疗效产生差异。很显然，T_index极为明确地区分出不同组别的优劣。在这些药物之中，10mol％SA修饰BP纳米乳剂治疗脓毒症的综合效果最好。SA修饰密度从5％到10％范围内，随着修饰密度的增加，疗效逐渐提升，体现出一定的SA修饰密度依赖性，提示SA修饰有利于脓毒症的靶向治疗。然而SA修饰密度提高至10％以上时(15％ SA、20％ SA和25％ SA)，抗脓毒症的效果逐渐变差，其原因可能是SA修饰密度过高，会与大量受体结合，可能使受体在细胞膜上重新分布以补偿局部损耗，这可能使细胞膜中其他区域处于受体短缺状态，影响细胞对纳米制剂的吞噬效率，从而导致脓毒症的炎症反应加剧。

实施例3

本实施例采用不同的药物制剂进行药效学实验，步骤如下：

取8～10周龄的C57BL/6雄性小鼠，随机分为5组，每组6只，分别是BP-SAE组(实施例1制备方法制备)、BP-CE组(实施例1制备方法制备)、布地奈德棕榈酸酯溶液组(BP-S组)、地塞米松磷酸钠溶液组(DSP-S组)和对照组(5％Glu组)。各组小鼠腹腔注射20mg/kg的脂多糖溶液造模，4h后，尾静脉注射4.0mg/kg BP相关制剂，3.09mg/kg地塞米松磷酸钠溶液以及等体积的5％Glu溶液，共给药一次。在整个实验过程中，监测记录小鼠的生存率和体质量，持续10天。

其中，布地奈德棕榈酸酯溶液的配制方法如下：精密称定20.0mg BP，溶于0.5mL吐温80中。随后加入0.25mL无水乙醇，轻轻摇匀混合，在使用前加入生理盐水稀释至药物浓度为2.0mg/mL。

地塞米松磷酸钠溶液的配制方法如下：精密称定5.0mg DSP，溶于1mL生理盐水中，浓度为5mg/mL。

按照实施例2中的方法处理数据，计算治疗指数。

结果分析如下：

图2为实施例3中各组小鼠首次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数(T _index)图。

表5为各组小鼠首次感染治疗后的生存率及标准化数据。

表5各组小鼠首次感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝6)

由图2和表5可知，BP-SAE、BP-CE、BP-S、DSP-S和5％Glu组生存率分别为83.30％、50.00％、33.30％、0％和0％；在相同实验条件下，DSP-S组没有能够提高脓毒症小鼠的生存率，但是BP-S组有一定延长脓毒症小鼠生存期的效果。BP-CE组能够更好地提高脓毒症小鼠生存率，体现了纳米乳剂作为药物递送系统的优势。而BP-SAE组小鼠生存率最高，说明了SA靶向纳米制剂在治疗脓毒症上具有巨大的潜力。

表6为各组小鼠首次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据。

表6各组小鼠首次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝6)

组别	相对体质量曲线上面积	A1
			BP-SAE	0.890±0.029	0.25
BP-CE	0.943±0.043	0.27
			BP-S	1.231±0.046	0.35
DSP-S	0.348±0.036	0.10
			5％Glu	0.118±0.005	0.03

由图2和表6可以看出，BP-SAE组、BP-CE组和BP-S组相对体质量变化曲线完整，各组曲线到初始体质量(Y＝1)之间的面积，即相对体质量曲线上面积分别为0.890±0.029、0.943±0.043、1.231±0.046。通过比较曲线上面积可以明显看出BP-SAE组受脓毒症影响体质量波动最小，治疗效果最好，其次是BP-CE组，而BP-S治疗组小鼠体质量回升相较前两组慢，受脓毒症影响体质量波动更大，说明溶液组的治疗效果不如制剂组好。

进一步计算治疗指数，结果见表7。

表7各组小鼠首次感染治疗后的T _index值

组别	T index
		BP-SAE	2.00
BP-CE	1.11
		BP-S	0.57
DSP-S	0
		5％Glu	0

由表7可知，不同组别的首次治疗脓毒症的T _index数值为：BP-SAE(2.00)、BP-CE(1.11)、BP-S(0.57)、DSP-S(0)和5％Glu(0)。很显然，T _index极为明确地区分出不同组别的优劣。在这些药物之中，SA修饰BP纳米乳剂综合治疗效果最好，这一结果强调了纳米技术在药物输送领域的重要性。

进一步，下述实施例采用治疗指数评价二次感染脓毒症治疗药物。

实施例4

距实施例3感染1个月后，取各组经过治疗后存活的C57BL/6小鼠，分别为BP-SAE组5只、BP-CE组3只以及BP-S组2只。腹腔再次注射与第一次造模同等剂量的脂多糖溶液20mg/kg，并且各组不再注射药物。在整个实验过程中，监测记录小鼠的生存率和体质量，持续10天。按照实施例2中的方法处理数据，计算治疗指数。

结果分析如下：

图3为实施例4中各组小鼠二次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及二次感染后总的治疗指数(T _index)图。

表8为各组小鼠二次感染治疗后的生存率及标准化数据。

表8各组小鼠二次感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝2～5)

组别	生存率(％)	S2
			BP-SAE	100	0.60
BP-CE	66.7	0.40
			BP-S	0	0

根据图3和表8可知，SA修饰BP纳米乳剂治疗的脓毒症小鼠，恢复后再次受到LPS的攻击，在没有给药的情况下，即可自愈，存活率为100％。而未修饰SA的BP纳米乳剂治疗后恢复的小鼠，再攻击的存活率为66.7％。经BP溶液治疗恢复的小鼠没有经受住二次LPS的攻击全部死亡。因此，经过各BP制剂治疗的脓毒症小鼠二次感染的生存情况为BP-SAE组>BP-CE组>BP-S组。由此可知，SA修饰靶向纳米制剂具有优秀的长期疗效以及较好的安全性。

表9为各组小鼠二次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据。

表9各组小鼠二次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝2～5)

组别	相对体质量曲线上面积	A2
			BP-SAE	0.605±0.043	0.29
BP-CE	1.347±0.118	0.64
			BP-S	0.163±0.004	0.07

由图3和表9可知，BP-SAE组和BP-CE组相对体质量变化曲线完整，二者的相对体质量曲线上面积分别为0.605±0.043、1.347±0.118。由此可以充分说明BP-SAE组受二次感染的影响更小，恢复更快。综合上述数据可知BP-SAE治疗组的小鼠在二次感染后，机体会自发对入侵者快速响应并清除，说明药物可能对免疫系统有着长期的调控作用，体现了SA修饰靶向纳米制剂在降低脓毒症继发感染死亡率上的优势。

计算二次感染的各组生存率与相对体质量曲线上面积数据(S2/A2)比值，如表10所示。

表10各组小鼠二次感染治疗后的S2/A2值

组别	S2/A2
		BP-SAE	2.07
BP-CE	0.63
		BP-S	0

由表10可知，BP-SAE组、BP-CE组和BP-S组小鼠在受到脂多糖的二次攻击后，机体产生了不同程度的免疫记忆，可以用“强、中、弱免疫记忆”来区分。“强免疫记忆”(或免疫强记忆)是一种稳定强效的获得性免疫效应，反映的是通过适宜的治疗手段建立的免疫记忆，体现在对某种疾病(或者病原体)的长期疗效、优异的预后甚至实现疾病治愈等方面。由结果可知，SA修饰BP纳米乳剂治疗的脓毒症小鼠再次受到LPS的感染后，体内出现了强免疫记忆现象。不仅体现在令人惊喜的全部自愈现象，从该组小鼠二次感染后机体恢复速率更快也可以进一步说明，小鼠体内的记忆细胞再次遇到病原体后，能够更迅速地作出高强度特异性响应，使机体更快地恢复健康状态。另外，有研究表明脓毒症患者在脓毒症后很长一段时间内存在持续的免疫抑制(免疫麻痹)，这可能导致他们对后续感染的易感性和死亡率增加(本次实验的溶液组体现出这样的情况)。从结果来看，该组小鼠经过SA修饰的BP纳米乳剂靶向调节后，机体免疫系统并没有一直处于免疫抑制状态，反而整个免疫环境都处于健康稳态。所以再次感染时，小鼠没有出现死亡，并且体重还会呈现先下降再上升的趋势。说明小鼠体内可以发生正常激烈的免疫应答，但这种应答是有序的，稳步进行的，没有出现持续免疫抑制所导致免疫系统不应答或是紊乱的情况。

“中免疫记忆”(或免疫中记忆)代表一种可变型记忆，介于“弱记忆”和“强记忆”之间。未修饰SA的BP纳米乳剂治疗后的小鼠经二次感染后存活率为66.7％，存活下来的小鼠会经历一个较为漫长的恢复周期。推测原因可能是小鼠在BP纳米乳剂的治疗下也能够在细胞因子风暴时期及时阻止免疫紊乱，但是由于BP-CE没有靶向性，因此对于疾病相关免疫细胞亚群的调控不完全，或是误伤正常的免疫细胞，可能会导致出现假性免疫稳态(实际可能是免疫抑制状态)，进而影响了对淋巴细胞的间接调控，导致机体产生较少的记忆淋巴细胞。甚至免疫记忆细胞在病原体侵袭时的混乱免疫环境下可能发生了记忆模糊错乱，即可变型记忆。所以再次响应的速度较慢，出现了中免疫记忆现象。后续在实施例5中进一步阐述“中免疫记忆”的具体表现。

“弱免疫记忆”(或免疫弱记忆)代表一种伤害型记忆，在复杂环境下可能无法体现出记忆功能，甚至体现出不友好作用的一种免疫系统响应模式。BP溶液治疗的脓毒症小鼠二次感染后全部死亡，诠释了弱免疫记忆。推测原因可能是首次感染治疗时，虽然使小鼠度过了脓毒症早期的细胞因子风暴阶段，但是无靶向性的BP溶液无差别调控疾病相关免疫细胞亚群，会对健康的免疫系统以及组织造成一定的损伤。另外，溶液剂在体内会被快速代谢掉，对淋巴细胞的调控十分有限。因此，机体在脓毒症复杂的免疫环境下可能体现不出有效记忆功能，甚至可能会变异或是对预后的不友好。溶液组的免疫细胞受到脂多糖的伤害后，可能只记住了这种伤害。这种记忆点是负面的，再次遇到脂多糖后，“杯弓蛇影”，免疫细胞更快更糟糕地被“吓死了”，从而带来了更强的伤害。因此，溶液组在首次感染时产生治疗效果，但是再次感染后导致的伤害却更大。

溶液组表现出的弱免疫记忆与纳米制剂所呈现的强或中免疫记忆形成了鲜明对比，突显了纳米制剂开发的重要性。在首次治疗时，纳米制剂通过对疾病相关细胞群的靶向作用，特别是疾病相关免疫细胞群及其亚群，调节免疫平衡，抑制疾病相关免疫细胞群的恶性循环，使免疫系统达到健康稳态。当机体再次暴露于相同或相似的病原体时，能够更有效地激发免疫系统的记忆功能，迅速、有力地做出反应，从而有效预防疾病的发生和发展。尽管目前纳米制剂在临床上的治疗效果尚未完全超越传统制剂，但免疫记忆的强、中、弱差异，彰显了纳米制剂相较于传统制剂的独特价值。

从药物经济学的角度来看，纳米制剂的开发不仅有助于降低医疗成本，还可以显著提升患者的生产力，减轻患者和社会承担的疾病负担，从而促进社会经济的可持续发展。然而，对于溶液组的治疗方案来说，由于存在弱免疫记忆的问题，虽然初期治疗可能显示出一定的效果，但患者在后期再次遇到相同病原体时可能会出现疾病爆发期，导致突然严重的疾病进展甚至死亡。这种情况说明，虽然短期内可以观察到成本降低和生活质量的提升，长期来看，持续推进纳米药物的开发，才是减少重复治疗费用和防止疾病恶化的关键，这也是推动社会经济可持续发展的重要因素。纳米制剂的开发将是医药行业的重要方向，为建立更健康的社会奠定坚实的基础。

这种将免疫记忆进行强中弱之分的方法为我们对免疫系统响应机制和纳米药物递送系统与免疫系统之间关系的理解带来了重要的突破，拓展了免疫学领域的知识边界。这一概念有望在设计更有效的治疗策略方面发挥关键作用。特别是肿瘤靶向治疗，不仅仅关注纳米制剂进入肿瘤的千分之几的靶向程度，而是生命(患者)的整体免疫情况。纳米制剂在肿瘤治疗中的作用远远超出了简单的肿瘤细胞靶向，其能够对整个免疫系统进行调节，从而在更广泛的层面上改善治疗效果。通过对免疫记忆的分析，将其分类为强、中、弱，使我们能够更加深入地理解纳米制剂如何在宏观层面上对免疫系统进行正向调控。

进一步，计算治疗指数，根据公式治疗指数是多次感染实验治疗指数结果的累加，因此将二次感染的数据结合实施例3的首次治疗脓毒症的T _index值，获得各组小鼠二次感染治疗后总的T _index值，结果如表11所示。

表11各组小鼠二次感染治疗后的T _index值

组别	T index
		BP-SAE	4.07
BP-CE	1.74
		BP-S	0.57
DSP-S	0
		5％Glu	0

由表11中综合首次感染与二次感染的数据分析可知，在这些药物之中，SA修饰的布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂疗效最好(T _index＝4.07)；其次为未修饰SA的布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂(T _index＝1.74)；再次为布地奈德棕榈酸酯溶液剂(T _index＝0.57)；而地塞米松磷酸钠溶液的效果最差，T _index＝0。

综上可以看出，治疗指数T _index能够更准确地体现药物的长期疗效和安全性。通过利用治疗指数T _index进行药物筛选，可以更科学、客观地评估药物的治疗效果，为临床医生和患者提供更好的治疗选择。

进一步，下述实施例采用治疗指数评价三次感染脓毒症治疗药物。

实施例5

距实施例4二次感染2个月后，取各组存活的C57BL/6小鼠，分别为BP-SAE组5只、BP-CE组2只。腹腔再次注射与第一次造模同等剂量的脂多糖溶液20mg/kg。在整个实验过程中，监测记录小鼠的生存率和体质量，持续10天。按照实施例2中的方法处理数据，计算治疗指数。

结果分析如下：

图4为实施例5中各组小鼠三次感染的生存曲线、相对体质量曲线以及三次感染总的治疗指数(T _index)图。

表12为各组小鼠三次感染治疗后的生存率及标准化数据。

表12各组小鼠三次感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝2～5)

组别	生存率(％)	S3
			BP-SAE	80	1
BP-CE	0	0

三次感染后，BP-SAE组的5只小鼠有1只出现了死亡，10d的生存率为80％。而BP-CE组的两只小鼠在三次感染后全部死亡。各组脓毒症小鼠三次感染的生存情况为BP-SAE组>BP-CE组。需要补充说明一点，这里的三次感染小鼠产生的强(中)记忆可以定义为“记忆型免疫耐受”。

表13为各组小鼠三次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据。

表13各组小鼠三次感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝2～5)

组别	相对体质量曲线上面积	A3
			BP-SAE	0.800±0.046	0.85
BP-CE	0.138±0.004	0.15

由图4和表13可知，仅有BP-SAE组的相对体质量变化曲线完整，相对体质量曲线上面积为0.800±0.046。而BP-CE组小鼠在体质量降低的过程中死亡。

计算三次感染的各组生存率与相对体质量曲线上面积数据(S3/A3)比值，如表14所示。

表14各组小鼠三次感染治疗后的S3/A3值

组别	S3/A3
		BP-SAE	1.18
BP-CE	0

从表14数据中更能说明，BP-SAE组小鼠体内产生了强免疫记忆，而BP-CE组小鼠的免疫记忆强度明显弱于BP-SAE组，可以被定义为“中免疫记忆”(或免疫中记忆)，具体表现为三个方面：(1)记忆能力一般：免疫系统对之前遇到的病原体或抗原的记忆能力可能不如“强记忆”状态那样强烈，但也不像“弱记忆”那样丧失或不友好；(2)记忆时间短：免疫系统可能会在一段相对较短的时间内保持对先前病原体的记忆，然后逐渐淡忘，而不像“强记忆”状态那样持久；(3)易受到干扰：类似于人类记忆可能受到干扰或干扰的影响，免疫系统的“中免疫记忆”可能也容易受到其他免疫反应的影响，导致记忆的不稳定性。

进一步，计算治疗指数，根据公式治疗指数是多次感染实验治疗指数结果的累加，因此将三次感染的数据结合实施例4的二次治疗脓毒症后的T _index值，获得各组小鼠三次感染治疗后总的T _index值，结果如表15所示。

表15各组小鼠感染治疗后的T _index值

组别	T index
		BP-SAE	5.25
BP-CE	1.74
		BP-S	0.57
DSP-S	0
		5％Glu	0

从表15可以看出，在这些药物制剂之中，SA修饰的布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂疗效最好(T _index＝5.25)；其次为未修饰SA的布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂(T _index＝1.74)；再次为布地奈德棕榈酸酯溶液剂(T _index＝0.57)；地塞米松磷酸钠溶液效果最差。很显然，利用治疗指数T _index的多次求和，可以进一步将各组制剂的治疗效果之间的差异充分放大。根据这一指数来评估和比较各种药物的综合表现，能够筛选出对脓毒症患者最为有效和安全的药物。

实施例6

本实施例采用治疗指数评价不同药物载体治疗脓毒症的药效。

参照实施例1的SA修饰布地奈德棕榈酸酯乳剂(BP-SAE)处方工艺，制备SA修饰地塞米松棕榈酸酯乳剂(DP-SAE)。参照专利(申请号：202010515302.8，专利名称：唾液酸修饰地塞米松棕榈酸酯脂质体及其制备和应用，说明书第0057段～第0074段)中SA修饰地塞米松棕榈酸酯脂质体的制备方法，制备SA修饰布地奈德棕榈酸酯乳剂(BP-SAL)和SA修饰地塞米松棕榈酸酯脂质体(DP-SAL)。并按照实施例2进行相关药效研究(给药剂量为4mg/kg)，监测记录小鼠的生存率和体质量，持续10天。按照实施例2中的方法处理数据，计算治疗指数。

图5为实施例6中SA修饰BP与DP纳米乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数(T _index)图。

表16为各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据。

表16各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝4)

根据图5和表16可知，各组均有较好的治疗效果。其中，BP-SAE组的治疗效果最好，小鼠生存率为100％。BP-SAL与DP-SAE组的生存率相同均为75％，需要进一步分析体质量变化。DP-SAL生存率为50％相对较低。

各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据如表17所示。

表17各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝4)

组别	相对体质量曲线上面积	A1
			BP-SAE	0.852±0.026	0.17
BP-SAL	1.189±0.036	0.23
			DP-SAE	1.292±0.025	0.26
DP-SAL	1.599±0.029	0.32
			5％Glu	0.122±0.006	0.02

由图5和表17可以看出，BP-SAE组、BP-SAL组、DP-SAE组和DP-SAL组相对体质量变化曲线完整，通过比较相对体质量曲线上面积，可以明显看出BP-SAE组受脓毒症影响体质量波动最小，治疗效果最好。

进一步，计算治疗指数T _index，结果如表18所示。

表18各组小鼠感染治疗后的T _index值

根据表18的数据，不同组别治疗脓毒症的T _index数值为：BP-SAE(1.94)、BP-SAL(1.08)、DP-SAE(0.96)、DP-SAL(0.53)和5％Glu(0)。在这些药物制剂中，SA修饰BP纳米乳剂展现出了最佳的综合治疗效果，体现了SA修饰对于治疗效果的重要性，同时也凸显了不同药物载体的影响。结果表明，SA修饰脂质体的效果没有乳剂的好，可能受脂质体双分子层的影响，一部分SA在脂质体制备过程中分布在内水相，导致表面修饰密度没有达到最佳的10mol％，从而靶向性降低，使其不能有效地靶向到疾病相关免疫细胞群。而乳剂的结构则决定了SA只分布在乳剂表面，不会进入乳剂内部，保证了SA在表面修饰比例稳定的保持在最佳比例(10mol％)。

实施例7

本实施例采用治疗指数评价SA修饰的其它脓毒症常用治疗药物纳米乳剂的药效。

参照实施例1的SA修饰布地奈德棕榈酸酯乳剂(BP-SAE)处方工艺，制备SA修饰地塞米松棕榈酸酯乳剂(DP-SAE)、SA修饰曲安西龙棕榈酸酯乳剂(TP-SAE)、SA修饰泼尼松棕榈酸酯(PP-SAE)和SA修饰氢化可的松棕榈酸酯(HP-SAE)，并按照实施例2进行相关药效研究(给药剂量为4mg/kg)，监测记录小鼠的生存率和体质量，持续10天。按照实施例2中的方法处理数据，计算治疗指数。

备注：所有参与评价的药物剂量均固定为4mg/kg，这存在一定的不合理性，但固定剂量的目的是为了减少可变量，降低分析数据的难度，缩短筛选研究周期。

图6为实施例7中不同药物乳剂治疗小鼠脓毒症的生存曲线、相对体质量曲线以及各组治疗指数(T _index)图。

表19为各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据。

表19各组小鼠感染治疗后的生存率及标准化数据(n＝4)

组别	生存率(％)	S1
			BP-SAE	100.00	0.45
DP-SAE	75.00	0.33
			TP-SAE	25.00	0.11
PP-SAE	25.00	0.11
			HP-SAE	0	0
5％Glu	0	0

根据图6和表19可知，BP-SAE组的治疗效果最好，小鼠生存率为100％。其次是DP-SAE组(75％)。TP-SAE与PP-SAE组的生存率相同均为25％，需要进一步分析体质量变化。HP-SAE组虽然能够一定程度上延长小鼠的生存时间，但是没有提高生存率。

各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据如表20所示。

表20各组小鼠感染治疗后相对体质量曲线上面积及标准化数据(n＝4)

由图6和表20可以看出，BP-SAE组、DP-SAE组、TP-SAE和PP-SAE组相对体质量变化曲线完整，通过比较相对体质量曲线上面积，可以明显看出BP-SAE组受脓毒症影响体质量波动最小，治疗效果最好。

进一步，计算治疗指数T _index，结果如表21所示。

表21各组小鼠感染治疗后的T _index值

组别	T index
		BP-SAE	2.81
DP-SAE	1.74
		TP-SAE	0.46
PP-SAE	0.32
		HP-SAE	0
5％Glu	0

由表21可知，各治疗脓毒症的药物制剂的T _index数值为：BP-SAE(2.81)、DP-SAE(1.74)、TP-SAE(0.46)、PP-SAE(0.32)、HP-SAE(0)和5％Glu(0)。这些数据明确地揭示了脓毒症常用治疗药物纳米乳剂在治疗效果上的差异，证实了T _index作为评估指标的有效性。这一结果强调了在治疗脓毒症方面，使用SA修饰的BP纳米乳剂可能是一种更有效的治疗策略，最具有开发价值，这对于开发更有效的脓毒症治疗药物具有重要意义，为临床治疗提供了新的选择。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.相对体质量曲线上面积在构建药物筛选模型中的应用；

所述相对体质量是指：实验动物的体质量与初始体质量的比值；

所述相对体质量曲线上面积是指：以不同时间点为横坐标，以实验动物的相对体质量为纵坐标绘制相对体质量随时间变化的曲线；

以初始相对体质量为基线，所述曲线与所述基线之间的面积为所述相对体质量曲线上面积。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基线的数学表达式为Y＝1，Y表示纵坐标。

3.药物筛选模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备疾病实验动物模型，在实验动物给药后获取实验动物的生存率和体质量数据；

根据体质量数据获取相对体质量曲线上面积数据，所述相对体质量曲线上面积的定义与权利要求1相同；

用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，构建药物筛选模型。

4.药物筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取实验动物的生存率和体质量数据；

将体质量数据转化为相对体质量曲线上面积数据，并且用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，根据标准化后的数据计算治疗指数，以评估药效；

所述治疗指数的计算公式为

n表示实验次数，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据，所述相对体质量曲线上面积的定义与权利要求1相同。

5.如权利要求4所述的筛选方法，其特征在于，所述治疗指数数值越大，表示药物的治疗效果越好，安全性越高。

6.如权利要求4所述的筛选方法，其特征在于，所述药物治疗的疾病为至少需要通过生存率和体质量两个指标评价药物疗效的疾病。

7.如权利要求6所述的筛选方法，其特征在于，所述疾病为肿瘤、心血管疾病、感染性疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病中的至少一种。

8.如权利要求6所述的筛选方法，其特征在于，所述疾病为脓毒症。

9.如权利要求8所述的筛选方法，其特征在于，采用脂多糖刺激实验动物制备脓毒症实验动物模型，给药处理后获取实验动物的生存率和体质量数据。

10.如权利要求9所述的筛选方法，其特征在于，所述脓毒症实验动物模型的制备方法包括：取8～10周龄的小鼠，通过腹腔注射脂多糖溶液制备脓毒症实验动物模型。

11.如权利要求10所述的筛选方法，其特征在于，通过多次腹腔注射脂多糖溶液，考察实验动物对脓毒症的免疫记忆情况。

12.药物筛选装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取实验动物的生存率和体质量数据；

数据处理模块，用于将体质量数据转化为相对体质量曲线上面积数据，并且用求和归一化法将生存率和相对体质量曲线上面积数据标准化，根据标准化后的数据计算治疗指数；

所述治疗指数的计算公式为

n表示实验次数，Si为用求和归一化法标准化后的生存率数据，Ai为用求和归一化法标准化后的相对体质量曲线上面积数据；

所述相对体质量曲线上面积的定义与权利要求1相同；

药效评估模块，用于根据治疗指数输出药效评估结论。

13.电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求4～11中任一项所述的药物筛选方法。

14.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4～11中任一项所述的药物筛选方法。

15.权利要求3所述的药物筛选模型的构建方法、权利要求4～11中任一项所述的药物筛选方法、权利要求12所述的药物筛选装置、权利要求13所述的电子设备、或权利要求14所述的计算机可读存储介质在制备产品中的应用；所述产品用于药物筛选。

16.唾液酸修饰布地奈德棕榈酸酯纳米乳剂，其特征在于，原料包括：MCT、DPPC、DPPG-Na、BP以及SA-CH；其中，SA-CH与磷脂的摩尔比为5mol％～25mol％，优选为10mol％～15mol％，最优选为10mol％。