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從解剖和生理學角度，豬的心血管系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、皮膚和消化系統(tǒng)與人體非常相似。其實，豬用于藥物有效性、藥代動力學、毒性及醫(yī)療器械評價已有數(shù)十年。只不過，傳統(tǒng)的家豬體型相對較大，使用受限，后來開發(fā)了較小的品種，即小型豬，操作更容易，也更安全，而且飼養(yǎng)成本更低，供試品用量更少。常見小型豬品系包括Yucatan、Hanford、Sinclair、Gottingen。也有企業(yè)開發(fā)了基因編輯小型豬，使其攜帶人重鏈γ1、γ4和輕鏈κ，期望降低對全人源或人源化抗體的免疫原性風險。

與犬和非人靈長類動物如食蟹猴相比，小型豬在非臨床藥物開發(fā)過程中的使用非常受限，大多用于經(jīng)皮給藥研究。早在2010年就開始有很多研究建議考慮采用小型豬作為非臨床毒理研究的非嚙齒類種屬，替代犬或者非人靈長類動物。直至2014年，小型豬使用比較多的場景還是局限在小分子經(jīng)皮給藥或心血管安全性研究。小型豬在生物藥領域中的應用局限性主要包括缺少背景數(shù)據(jù)，缺少試劑或生物標記物，免疫系統(tǒng)表征不充分，發(fā)育毒性研究的適用性差等。不過，2020年的一項調(diào)查顯示，80%的企業(yè)會考慮將小型豬納入小分子藥物非臨床安全性測試的非嚙齒類種屬，相當比例的企業(yè)在生物藥項目中也會考慮小型豬的使用。尤其隨著COVID-19的出現(xiàn)，非人靈長類供應和價格出現(xiàn)問題，使用起來不如過往方便，導致小型豬的聲音越來越多。2022年，F(xiàn)DA甚至專門出臺一項指導原則，里面提到，如果科學合理，一般毒理研究可以考慮非人靈長類以外的非嚙齒類種屬。而且，從動物倫理角度，小型豬較非人靈長類，也應該優(yōu)先使用。

那小型豬目前的使用情況是什么樣的呢？最新數(shù)據(jù)來自Lilly、BMS、GSK、Pfizer等公司2024年在《Opportunities and challenges for use of minipigs in nonclinical pharmaceutical development: Results of a follow-up IQ DruSafe survey》一文中披露的2017-2022年的調(diào)研，收集了來自21家企業(yè)的反饋，約50%的企業(yè)在藥效學研究中用過小型豬，超過75%的企業(yè)在PK和毒理中用過（這一數(shù)字超過Colleton等人2016年披露的50%）。如果按照藥物形式分類，小型豬在小分子中使用最多，多肽/小蛋白次之，大蛋白/抗體藥最少，如下圖所示。

小型豬使用面臨的最大挑戰(zhàn)和擔憂排序如下圖所示，分別是相對較多的供試品需求、缺少特定試劑（如免疫毒性、分子病理學或其他探索性研究）、缺少毒理生物標記物、歷史背景對照數(shù)據(jù)不足等。

以供試品用量為例，完成劑量探索和IND enabling研究，采用Gottingen小型豬的用量較比格犬高60%。而且，如果開展更長周期毒理研究，比如9個月，這一數(shù)字會更大，小型豬供試品用量是比格犬的2倍，因小型豬較比格犬體重增加的快。當然，對于很多項目來講，供試品用量并不是問題，因為更長周期毒理啟動時，已經(jīng)制備了支持臨床開發(fā)的足夠樣品量，足以滿足小型豬安全性研究的用量。而且，已經(jīng)有團隊在開發(fā)可商品化的體型更小的小型豬，主要通過選擇性育種、特定飲食或基因修飾如敲除生長激素相關(guān)基因等方式實現(xiàn)。

關(guān)于試劑、方法和生物標記物，很多公司已經(jīng)在開發(fā)和驗證可用于小型豬的試劑和方法。尤其擬用于免疫調(diào)節(jié)終點評價的試劑，作為大分子蛋白藥物免疫毒性評價所需，是開發(fā)的重點領域。其實這個問題解決起來并不困難，只是需要時間。過往開發(fā)試劑的目標是兼容犬和非人靈長類，隨著小型豬使用的增加，自然會投放更多的資源匹配這個種屬。

歷史背景對照數(shù)據(jù)的缺乏也是相對的，肯定不如犬和食蟹猴這類種屬豐富。但其實已經(jīng)有一些文獻和資料對小型豬的背景組織病理病變、臨床病理等進行過披露。不只毒理，包括小分子和生物藥的PK表征、PBPK模型也有團隊進行了研究。而且，在Fc受體介導的相關(guān)作用方面，小型豬與人體之間的轉(zhuǎn)化效果還不錯，對于抗體類藥物在小型豬的毒理評價提供了更多支持。再者，如果涉及到幼齡動物毒理試驗，小型豬也有自己的優(yōu)勢，一是比犬或猴窩仔數(shù)更多，降低了對懷孕母體數(shù)量要求；二是性成熟更快，約4-7個月；三是體型更大，方便進行某些操作。另外，小型豬在解剖、生理方面與人體相似度更高，因此被廣泛用于多種人類疾病的研究，如心血管、代謝、皮膚、免疫或胃腸道疾病。目前，國際上已經(jīng)有團隊將豬心臟移植到人體的案例，豬皮膚的人體異種移植更是多見，也間接說明與人體組織器官的相似性。所以，隨著小型豬在各個領域的使用增加，背景數(shù)據(jù)的問題也會逐漸得以緩解。

小型豬用于蛋白或抗體藥物還有一項挑戰(zhàn)。由于大分子在小型豬體內(nèi)幾乎不能從胎盤轉(zhuǎn)運到胚胎/胎兒，使得生殖毒性研究出現(xiàn)困難。解決路徑有3個，一是評估下候選分子在嚙齒類或兔子中的活性；二是如果嚙齒類動物不是相關(guān)動物種屬，可以考慮基因工程改造的嚙齒類動物開展研究，如靶點人源化小鼠；三是可以考慮采用替代分子。

來自GSK的 Richard Haworth提到監(jiān)管機構(gòu)很早之前已經(jīng)提倡將小型豬作為非嚙齒類研究種屬選擇之一。小型豬在解剖、生理和生化等方面與人體的相似性，證明作為毒理研究是合適的。雖然由于各種原因，對小型豬的使用尚存偏見，使用頻率不如犬或食蟹猴。但是，GSK選擇毒理種屬是基于證據(jù)權(quán)重分析的科學合理性，并無默認種屬一說，每個分子均按照case-by-case原則評估。主要從7個方面綜合評估相關(guān)種屬選擇的科學性和合理性，分別是：1）與人體相比的靶點同源性和組織特異性分布；2）PD反應，比如靶點親和力和功能等；3）藥物暴露；4）代謝特征，比如體外代謝產(chǎn)物相似性；5）生理學和毒理學的人體相關(guān)性，比如某些化合物可引起犬急性組織胺釋放，不適合選擇該種屬；6）特定試驗的特殊考量和動物福利，如操作可行性；7）歷史背景數(shù)據(jù)，這點并非決定性因素。

分享幾個小型豬作為非臨床研究種屬的案例

案例一：一款抗動脈粥樣硬化小分子新藥，通過增加高密度脂蛋白（HDL）合成發(fā)揮作用，起初選擇比格犬作為非嚙齒類研究種屬。在一項2周犬DRF試驗中，發(fā)現(xiàn)腎上腺皮質(zhì)萎縮，后來發(fā)現(xiàn)是由于犬缺少低密度脂蛋白-膽固醇所致，故犬不適合用于該類藥物毒性評估。理所當然的，食蟹猴成為第一選擇。但是，供試品在食蟹猴中的暴露量過低，達不到臨床擬用有效暴露。Gottingen小型豬作為第三替補才被派上了用場，經(jīng)過體外代謝、藥理學評估（主要考察是不是低密度脂蛋白作為主要的膽固醇載體）、體內(nèi)血漿暴露等三道關(guān)卡，成功轉(zhuǎn)正，作為該藥物的毒性和安全藥理學研究種屬，并最終獲得監(jiān)管機構(gòu)批準。

案例二：一款小分子藥物，最初選擇比格犬、食蟹猴、Gottingen小型豬作為非嚙齒類種屬進行口服PK研究，生物利用度分別為23%、3-7%、18%，故犬和小型豬被用于進一步非臨床評價。不過，口服無法達到臨床擬用暴露的特定倍數(shù)，轉(zhuǎn)而采用靜脈給藥途徑。在短期IV輸注給藥試驗中，犬出現(xiàn)了Cmax依賴的耐受性問題，主要體現(xiàn)為嘔吐，使得對于該種屬能否用于更長周期毒理研究增加了擔憂。反觀“二師兄”，重復IV給藥，不僅暴露量較犬高，而且耐受性良好，順理成章成為非嚙齒類最佳種屬。最后成功獲得FDA IND批準。

案例三：一款雙功能長效胰島素/PCSK9抑制劑產(chǎn)品（LAI-PCSK9）。由于基線脂質(zhì)水平和血漿脂質(zhì)組成與人體相似性，起初選擇食蟹猴作為非嚙齒類相關(guān)動物種屬。不過，本品經(jīng)SC給予食蟹猴后，出現(xiàn)藥理作用放大的劑量限制性毒性，主要體現(xiàn)為嚴重低血糖，而且是在暴露量未達人體擬用暴露的情況下發(fā)生的，故二師兄再次救場。后續(xù)試驗發(fā)現(xiàn)，小型豬給予LAI-PCSK9后出現(xiàn)血糖和LDL降低，證明是相關(guān)動物種屬，而且可以耐受更高的劑量和暴露量。所以，本品后續(xù)非臨床毒理研究，非嚙齒類種屬選擇了小型豬。

案例四：一款非腫瘤適應癥重組蛋白產(chǎn)品，體外和ex vivo數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，Gottingen小型豬是藥理學相關(guān)種屬，且活性與人、大鼠和食蟹猴相似（未測試犬，可能考慮本品為蛋白藥物的原因），故小型豬作為非嚙齒類首選。后續(xù)研究證明，ADA僅在少量動物中出現(xiàn)，且不影響暴露和藥理作用發(fā)揮。其它試驗如心血管安全藥理、溶血、免疫表型研究等均順利開展。而且，在小型豬中發(fā)現(xiàn)了與人體相關(guān)的鏡檢結(jié)果異常，大鼠中反而未見。不過，本品申報后，EMA和FDA均對小型豬是不是最敏感種屬提出了疑問。最后通過文獻資料的總結(jié)，支持小型豬是最敏感種屬這一結(jié)論，并被監(jiān)管機構(gòu)接受。

案例五：寡核苷酸類藥物非臨床研究大動物種屬通常選擇猴。有團隊采用4款非臨床和臨床安全性特征已經(jīng)明確，且前期非臨床研究采用食蟹猴作為大動物種屬的單鏈寡核苷酸藥物進行了研究。試驗在Gottingen小型豬開展，設計與之前食蟹猴一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小型豬在TK暴露（包括外周血、肝臟、腎臟等）、耐受性、凝血及補體反應、毒性表現(xiàn)等方面，與食蟹猴大體相似。將小型豬作為單鏈寡核苷酸藥物的非臨床大動物種屬并無障礙。

最后

其實，二師兄就是吃的多點，長得快點，需要更多供試品，背景數(shù)據(jù)和一些檢測試劑少點，都不算作“致命傷”，但也有其自身的優(yōu)勢，心血管、代謝、皮膚、免疫或胃腸道疾病與人體相似性自不必說，價格和供應優(yōu)于猴，免疫反應如ADA或過敏潛在優(yōu)于犬，即使不作為優(yōu)先選擇，至少基于科學、合理角度，給予客觀、公平的對待。從目前趨勢看，其實也是個機會，搭建小型豬研究平臺，積累研究數(shù)據(jù)，建立先發(fā)優(yōu)勢，未來派上用場的可能性在逐漸增加。