本發(fā)明屬于炎癥性腸病模型構建，具體涉及炎癥性腸病模型及其構建方法、應用和基于其的藥物評估方法。

背景技術：

1、炎癥性腸病(inflammatory?bowel?disease,ibd)作為一類復雜的慢性腸道炎癥性疾病，近年來發(fā)病率持續(xù)攀升，其主要包括克羅恩病(crohn's?disease,cd)和潰瘍性結腸炎(ulcerative?colitis,uc)，以反復發(fā)作的腸道炎癥為特征，不僅嚴重損害患者的生活質量，還給醫(yī)療系統(tǒng)帶來了巨大的社會經濟負擔。ibd的發(fā)病機制涉及多因素、多層次的復雜調控網絡，包括免疫系統(tǒng)失調、腸道微生物群紊亂、遺傳易感性以及環(huán)境因素的相互作用，這使得其病理機制的研究極具挑戰(zhàn)性。在這一背景下，構建高效、可靠的體外ibd模型對于揭示疾病的發(fā)生發(fā)展機制、篩選新型治療靶點以及評估臨床藥物的療效和安全性具有不可替代的重要意義。

2、目前，ibd研究及其藥物篩選主要依賴于動物模型和細胞模型兩大體系。動物模型，尤其是小鼠和大鼠模型，長期以來被廣泛應用于模擬ibd的病理特征。這些模型主要通過化學誘導(如使用硫酸葡聚糖鈉(dextran?sulfate?sodium，dss)、2,4,6-三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzenesulfonic?acid，tnbs)等化學物質)或基因工程手段構建。化學誘導模型能夠在一定程度上模擬炎癥的動態(tài)進程，而基因工程模型則為研究特定基因在疾病中的作用提供了有力工具。與此同時，隨著細胞生物學和組織工程技術的飛速發(fā)展，細胞模型逐漸成為ibd研究的新興平臺。從傳統(tǒng)的2d細胞系到近年來快速發(fā)展的3d類器官模型，這些體外系統(tǒng)在模擬腸道微環(huán)境、研究細胞間相互作用以及高通量藥物篩選方面展現出巨大潛力，為ibd研究提供了更為精準和高效的工具。

3、盡管ibd研究領域在體外模型構建方面取得了顯著進展，但現有模型仍存在諸多局限性，嚴重制約了研究的深度和廣度：(1)動物模型由于物種間在基因表達、生理機制和免疫反應等方面存在本質差異，導致基于動物實驗的研究結果難以直接外推至人類。此外，動物模型的構建過程復雜、周期漫長，建模過程中動物個體不可控，從模型建立到數據獲取往往需要耗費大量時間和資源，這不僅增加了研究成本，也嚴重影響了研究效率，難以滿足快速發(fā)展的醫(yī)學研究需求。(2)傳統(tǒng)2d細胞模型雖然具有操作簡便、來源穩(wěn)定的優(yōu)勢，但其缺乏三維空間結構，無法真實模擬人體腸道的復雜微環(huán)境，無法長時間穩(wěn)定培養(yǎng)，極大地限制了其在ibd研究中的應用價值。(3)盡管類器官等新型細胞模型在模擬腸道三維結構方面取得了突破性進展，但由于培養(yǎng)條件受限、管腔結構封閉以及供氧方式不足等技術瓶頸，難以實現長時間穩(wěn)定培養(yǎng)，從而無法滿足ibd長時程研究的需要。此外，腸道芯片技術雖然展現了巨大的潛力，但其復雜的結構設計和微觀尺度限制，使其在疾病模擬中的應用面臨諸多挑戰(zhàn)。上述模型均存在一個共性問題，即，無法實現長時間穩(wěn)定培養(yǎng)，難以高分辨實時模擬ibd發(fā)生發(fā)展過程中的分子時空異質性，也無法全面反映炎癥消退后的組織修復過程，這極大地限制了研究者對ibd動態(tài)病理機制的深入理解。因此，開發(fā)一種操作簡便、周期短且能夠精準模擬人體ibd時空微環(huán)境的新模型，已成為推動該領域突破性進展的迫切需求。這種模型需具備長時間穩(wěn)定培養(yǎng)、高分辨時空模擬和多維度參數進行藥物評價等特征，從而為深入解析ibd的發(fā)病機制、篩選潛在治療靶點以及評估藥物療效提供更為可靠的研究平臺。

技術實現思路

1、為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供炎癥性腸病模型及其構建方法、應用和基于其的藥物評估方法，用以解決現有體外模型無法維持長時間穩(wěn)定培養(yǎng)和藥物治療，無法精準模擬人體ibd時空分子特征的技術問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現：

3、本發(fā)明的第一個方面，公開了炎癥性腸病模型的構建方法，在雙層培養(yǎng)小室transwell上室中加入腸道隱窩-絨毛三維結構和含有硫酸葡聚糖鈉的dmem完全培養(yǎng)基，下室中加入dmem完全培養(yǎng)基，培養(yǎng)2天，得到炎癥性腸病模型。

4、進一步地，含有硫酸葡聚糖鈉的dmem完全培養(yǎng)基中，硫酸葡聚糖鈉的含量為2％。

5、本發(fā)明的第二個方面，公開了上述構建方法得到的炎癥性腸病模型。

6、本發(fā)明的第三個方面，公開了炎癥性腸病恢復模型的構建方法，按照上述構建方法得到炎癥性腸病模型之后，清洗炎癥性腸病模型，去除上室中的液體，在下室添加dmem完全培養(yǎng)基培養(yǎng)5天，得到炎癥性腸病恢復模型。

7、本發(fā)明的第四個方面，公開了上述構建方法得到的炎癥性腸病恢復模型。

8、本發(fā)明的第五個方面，公開了炎癥性腸病治療模型的構建方法，按照上述構建方法得到炎癥性腸病模型之后，清洗炎癥性腸病模型，去除上室中的液體，在上室中添加炎癥性腸病治療藥物，在下室中添加dmem完全培養(yǎng)基培養(yǎng)1～5天，得到炎癥性腸病治療模型。

9、本發(fā)明的第六個方面，公開了上述構建方法得到的炎癥性腸病治療模型。

10、本發(fā)明的第七個方面，公開了上述炎癥性腸病模型、炎癥性腸病恢復模型或炎癥性腸病治療模型在炎癥性腸病發(fā)病機制研究、炎癥性腸病治療靶點研究或炎癥性腸病藥物篩選中的應用。

11、本發(fā)明的第八個方面，公開了治療炎癥性腸病藥物的評估方法，包括以下步驟：

12、步驟1、分別提取健康腸道模型組織、權利要求2所述的炎癥性腸病模型組織和權利要求6所述的炎癥性腸病治療模型組織的結構特征和功能特征，分別計算各組織的結構特征和功能特征的權重，得到權重計算結果；

13、步驟2、根據健康腸道模型組織、權利要求2所述的炎癥性腸病模型組織和權利要求6所述的炎癥性腸病治療模型組織的結構特征和功能特征，計算炎癥性腸病治療模型組織與健康腸道模型組織或炎癥性腸病模型組織之間的結構特征和功能特征的相似性，得到相似性計算結果；

14、步驟3、綜合步驟1的權重計算結果和步驟2的相似性計算結果，計算各組織的結構特征和功能特征的加權f1分數，獲得治療炎癥性腸病藥物藥效的評估結果。

15、優(yōu)選地，采用熵權法計算結構特征和功能特征的客觀權重，并結合專家主觀賦權，綜合得到權重計算結果。

16、本發(fā)明的第九個方面，公開了評估方法在炎癥性腸病藥物篩選中的應用。

17、與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、本發(fā)明提供的炎癥性腸病模型的構建方法，以硫酸葡聚糖鈉(dss)處理腸道隱窩-絨毛三維結構，得到炎癥性腸病模型，見效快且高度仿真，僅需2天即可完成組織從健康狀態(tài)到炎性狀態(tài)的轉變。通過多維度實驗驗證(teer、免疫熒光、qpcr、western?blot和轉錄組測序)，證實該模型能夠精準模擬真實人體的炎癥性腸病情況(模擬腸道屏障損傷、炎癥反應及信號通路激活的全過程)，具有高度仿真的特點。通過利用該模型評估臨床陽性藥物tofacitinib和upadacitinib的治療效果，發(fā)現upadacitinib在結構修復和炎癥抑制方面表現最優(yōu)，與臨床觀察結果高度一致。通過免疫熒光、qpcr和western?blot實驗證明，無論在自然恢復還是藥物治療的情況下，ibd模型受損組織的存活時間大于5天。因此，該炎癥性腸病模型穩(wěn)定性好，重復性高，能夠作為炎癥性腸病的發(fā)病機制研究、藥物篩選及臨床前評價的強有力的工具，具有重要的科學意義和臨床應用前景。

19、本發(fā)明提供的炎癥性腸病恢復模型的構建方法，在炎癥性腸病模型的基礎上，通過系統(tǒng)評估腸道結構修復和炎癥消退的動態(tài)過程，揭示了ibd恢復過程中結構修復與免疫反應恢復的不同步現象，為深入研究ibd的病理機制和藥物干預效果提供了全新的實驗工具。

20、本發(fā)明提供的治療炎癥性腸病藥物的評估方法，通過量化結構特征(如高度、寬度、曲率等)和功能特征(如蛋白分布、轉錄組數據等)，獲取權重計算結果，以確定每一組組織的結構或功能參數占總體的權重，進而評估結構或功能參數的重要性；通過獲取相似性計算結果，以確定炎癥性腸病治療模型組織的結構或功能參數本身與健康腸道模型組織或炎癥性腸病模型組織的相似性水平，綜合權重計算結果和相似性計算結果，從而構建科學、全面、多維度的治療炎癥性腸病藥物藥效評價模型。該體系能夠直觀反映不同藥物的治療效果，為藥物篩選和臨床前評價提供高效、可靠的方案。

21、進一步地，在權重計算過程中綜合了熵權法和專家主觀賦權，能夠確保評估結果兼具數據驅動的客觀性和領域專家的經驗判斷。