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Basic Scientific Research
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压疮动物模型到底做Stage II、Stage III还是全层坏死?敷料、促愈合药和再生治疗为什么不能共用一个损伤深度?
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

压疮候选产品做动物实验时,一个非常关键、但经常被低估的问题是:

到底把压力性损伤做到多深?

有的方案磁铁夹压几个小时,皮肤只是红、肿、表皮脱落。

有的方案继续延长压迫或增加缺血-再灌注循环,几天以后直接形成大片坏死和全层皮肤缺损。

两种都可以叫“压力性损伤模型”。

但它们对候选产品提出的要求完全不同。

预防性敷料需要证明的是能不能减少压力造成的早期组织损伤;

普通促愈合药需要的是一个已经形成、但仍保留足够修复空间的创面;

细胞、外泌体、组织工程材料等再生治疗则往往需要更明显的组织缺损,才能真正拉开再生能力差异。

如果所有产品都使用同一个重度模型,很容易出现两类结果:

模型太轻,Vehicle和模型组自己就能快速恢复,所有有效药最后都差不多;

模型太重,大量组织已经不可逆坏死,中等强度候选药全部被做成阴性。

所以压疮模型真正需要先解决的并不是“磁铁夹多久”。

而是:

产品准备治疗哪一种程度的压力性损伤?

需要候选药逆转的是缺血-再灌注、表皮/真皮损伤、开放创面,还是深层组织毁损?

只有先把疾病阶段定下来,压迫时间、I/R循环、给药窗口和主要终点才有意义。

导读

一、先纠正一个概念:Stage II、Stage III和“全层坏死”不是简单的轻、中、重

二、为什么压迫时间改变几个小时,最后可能已经是完全不同的模型

三、Stage II样模型更适合哪些产品

四、Stage III样模型为什么往往更适合促愈合药和高级敷料

五、再生治疗为什么需要更明显的组织缺损,但不能无限加重模型

六、预防性敷料和治疗性敷料为什么必须使用不同给药窗口

七、压疮药物什么时候应该在解除压力后立即给,什么时候要等创面形成以后再给

八、不同损伤深度应该分别看哪些主要终点

九、模型越严重为什么反而越容易把候选药做成阴性

十、创面闭合变快为什么仍然不能直接证明压疮真正修复

十一、磁铁模型真正应该标准化哪些参数

十二、压疮模型什么时候需要升级糖尿病、感染或深部组织损伤背景

十三、压疮动物实验最容易出现哪些设计错误

十四、一套更适合医药企业的压疮模型选择流程

十五、博恩生物可以为压疮候选产品提供哪些实验支持

SECTION 01

01

先纠正一个概念:Stage II、Stage III和“全层坏死”不是简单的轻、中、重

1、动物实验最好使用“Stage II样”“Stage III样”这样的表达

临床压力性损伤分期有明确组织学和解剖标准。

Stage II主要是部分皮层缺损、真皮暴露。

Stage III已经属于全层皮肤缺损,可以看到皮下脂肪,但不会暴露筋膜、肌肉、肌腱、软骨或骨。

如果已经出现这些更深层结构暴露或可以直接触及,则更加接近Stage IV。

如果大量腐肉或者焦痂遮挡创面底部,真实损伤深度无法判断,则可能属于不可分期压力性损伤。

因此:

“全层皮肤缺损”并不自动等于Stage IV。

“黑色坏死”也不能仅凭外观直接确定Stage III还是Stage IV。

2、小鼠背部磁铁模型也不能完全照搬人的临床分期

小鼠皮肤厚度、皮下结构、panniculus carnosus以及组织修复方式与人不同。

所以动物模型更合理的表达通常是:

Stage II-like pressure injury;

Stage III-like pressure injury。

真正需要比较的是:

损伤到了哪个组织层;

有没有开放性缺损;

还有多少活性组织;

后续自然恢复速度是多少。

3、这一点会直接影响产品选择

如果只是表皮和浅层真皮损伤,适合测试“组织保护”和“早期修复”。

如果已经形成全层皮肤缺损,研究重点就会进入:

肉芽形成;

再上皮化;

血管新生;

ECM重建。

如果进一步涉及肌肉等深部组织,则已经进入另一种压力损伤问题,不能继续只看皮肤创面面积。

SECTION 02

02

为什么压迫时间改变几个小时,最后可能已经是完全不同的模型

1、压迫时间不是一个普通SOP参数

2025年一项db/db和WT小鼠磁铁缺血-再灌注研究直接比较了2、4、8和16小时缺血时间。

在该研究的具体参数体系中:

2小时主要表现为轻度改变,没有形成明显损伤;

4小时后可以形成以表皮和上层真皮损伤为主的Stage II样表型;

8和16小时则出现更严重的全层皮肤缺损。

其中较长缺血并叠加重复I/R循环后,可以形成皮下脂肪暴露、但没有肌肉、肌腱或骨暴露的Stage III样损伤。

这组结果最值得企业注意的并不是“以后所有模型都应该做4小时”。

真正重要的是:

同一套磁铁模型,压迫持续时间和I/R循环稍微改变,最后考察的可能已经是完全不同的组织损伤阶段。

2、不能直接复制其他实验室的“4小时”或“8小时”

模型严重度还受到:

动物品系;

年龄;

糖尿病等疾病背景;

磁铁大小和磁力;

夹压皮肤厚度;

接触面积;

缺血时间;

再灌注时间;

循环次数

共同影响。

经典磁铁I/R模型本身就存在使用多次缺血-再灌注循环诱导组织坏死的设计,不同研究中的压力和循环方案并不完全一致。

所以正式药效前更重要的是建立本平台自己的:

压力参数—病理深度—自然恢复曲线。

3、动物大体照片只能做初筛

皮肤红了、黑了、结痂了,并不能精确告诉你组织损伤深度。

模型定型最好至少结合HE。

尤其正式建立Stage II样和Stage III样模型时,需要确认:

表皮;

真皮;

皮下脂肪;

panniculus carnosus;

更深层肌肉

分别受损到什么程度。

SECTION 03

03

Stage II样模型更适合哪些产品

Stage II样压力损伤的核心特点,是损伤相对浅,还保留较强的组织修复潜力。

这种模型最适合回答的是:

候选产品能不能减少早期压力损伤,或者加速浅表组织恢复。

1、预防性敷料

例如:

泡沫敷料;

硅胶敷料;

减压材料;

具有控湿、缓冲、减少摩擦作用的产品。

如果产品临床定位本身就是降低Stage I/II压力性损伤发生风险,就不适合直接做一个大面积全层坏死模型。

因为产品真正需要证明的是:

在相同压力负荷下,使用敷料以后组织损伤是否更轻。

这类研究应该把敷料放在压迫前或压迫过程中,而不是创面完全形成以后再使用。

2、缺血-再灌注保护型药物

如果候选药主要:

抗氧化;

改善微循环;

保护内皮;

减少再灌注炎症;

降低早期细胞死亡,

也可以优先采用相对浅的I/R模型。

因为这类药真正干预的是:

组织从可逆损伤向不可逆坏死发展的过程。

3、Stage II样模型终点不应只看“创面闭合”

更值得关注:

损伤发生率;

损伤面积;

表皮/真皮组织学;

炎症;

局部灌注和组织氧合;

屏障恢复;

恢复时间。

如果产品定位是“预防压力损伤”,最好的结果甚至可能是:

动物根本没有形成明显开放创面。

这时继续用“创面闭合率”作为主要终点就失去了意义。

SECTION 04

04

Stage III样模型为什么往往更适合促愈合药和高级敷料

1、Stage III样模型提供了更大的治疗动态范围

如果已经形成全层皮肤缺损并暴露皮下脂肪,但仍保留深层组织和足够活性创缘,就会产生比较明显的:

肉芽形成;

血管新生;

创缘迁移;

再上皮化;

ECM重塑

过程。

这种模型对于很多促愈合产品更加合适。

2、适合主动促修复的候选产品

例如:

生长因子;

促血管小分子;

抗炎+促修复复合药;

功能性水凝胶;

高级敷料;

部分外泌体和细胞产品。

这类产品需要一定程度的修复障碍才能拉开药效。

如果模型太浅,动物自己几天就恢复,候选产品优势很容易被自然恢复淹没。

3、Stage III样模型也更适合看组织质量

这时主要终点可以进一步拆成:

开放创面面积;

创面缩小速度;

再上皮化率;

肉芽组织厚度;

坏死深度;

胶原沉积和排列;

血管生成;

成熟血管;

炎症;

组织结构重建。

因此它比浅表模型更容易形成完整药效证据链。

SECTION 05

05

再生治疗为什么需要更明显的组织缺损,但不能无限加重模型

MSC、外泌体、组织工程支架、生物材料等再生产品,一个非常常见的问题是:

普通模型太容易恢复,看不出候选产品真正优势。

所以这类项目确实经常需要更明显的组织缺损。

但“更重”并不等于“越重越好”。

1、再生治疗需要的是“缺损+可修复空间”

理想状态应该是:

模型组明显修复延迟;

阳性或有效治疗仍然能够改善;

组织中仍然保留可被药物调动的细胞和血管基础。

如果整个创面床已经出现严重、广泛、不可逆坏死,一个中等强度的再生候选物很可能没有足够生物学基础发挥作用。

2、模型过重会出现地板效应

例如候选产品能够:

提高成纤维细胞活性;

促进血管生成;

减少炎症。

但模型中大量细胞已经死亡、微循环完全破坏。

最终照片上仍然看不到明显闭合差异。

此时不能简单得出:

“产品没有再生能力。”

真正问题可能是模型已经超出了当前治疗能够逆转的范围。

3、如果产品确实针对深部组织重建,则要换模型逻辑

深部组织压力性损伤可以起始于肌肉等深层软组织,并与持续压缩导致的组织形变和缺血有关。相关大鼠MRI和组织学研究已经证明,深层肌肉损伤可以在压力负荷下形成,因此DTI不能简单用一个背部浅表皮肤坏死模型代替。

如果产品目标是:

保护深层肌肉;

预防DTI;

评价减压器械;

改善深层组织灌注,

主要终点就应该进一步进入:

肌肉坏死;

深层组织MRI;

灌注;

氧合;

组织变形。

而不是继续只测表面创面面积。

SECTION 06

06

预防性敷料和治疗性敷料为什么必须使用不同给药窗口

同样是一块敷料,临床定位不同,动物实验设计可以完全不同。

1、预防性敷料

应该在压力损伤形成前使用。

真正需要评价:

相同压迫条件下,损伤是否减少。

可以重点看:

损伤发生率;

早期红斑/组织改变;

组织坏死深度;

局部灌注;

组织学。

如果等到全层创面形成以后才开始贴,就已经无法证明它具有“预防压力性损伤”的价值。

2、治疗性敷料

如果产品定位是治疗已经形成的Stage II/III压力性创面,就应该先完成造模。

随后根据:

创面面积;

病理严重度;

损伤时间

进行入组和随机,再开始治疗。

此时主要看:

创面恢复;

再上皮化;

肉芽;

渗出;

感染;

组织重建。

3、功能性敷料还要拆“物理作用”和“活性成分作用”

一个水凝胶可能本身就具有:

保湿;

覆盖;

减少机械刺激;

维持湿性愈合环境

等作用。

如果里面又加入活性药物,就不能只有模型组和“活性水凝胶组”。

至少需要匹配的空白基质/材料对照。

否则最后无法判断药效来自材料本身,还是来自真正的活性成分。

SECTION 07

07

压疮药物什么时候应该在解除压力后立即给,什么时候要等创面形成以后再给

压疮模型还有一个特别重要的时间节点:

解除压力。

压力解除以后,血流恢复,并不代表损伤立即停止。

皮肤磁铁模型本身就是通过缺血-再灌注建立压力性损伤的重要实验体系。

因此可以把药物分成三种开发定位。

1、压迫前给药

回答:

能不能预防压力损伤形成。

适合预防性产品。

2、解除压力后立即给药

回答:

能不能阻止I/R损伤继续扩大。

适合:

抗氧化;

线粒体保护;

内皮保护;

微循环改善;

早期抗炎

等候选药。

3、开放创面形成以后给药

回答:

已经形成组织坏死后,能不能促进伤口修复。

适合:

生长因子;

促血管药;

水凝胶;

敷料;

MSC;

EV;

组织工程产品。

这三种实验不能都写成“治疗压疮”。

它们对应的是三个完全不同的疾病阶段。

SECTION 08

08

不同损伤深度应该分别看哪些主要终点

1、Stage II样/早期压力损伤

主要终点更应该偏:

损伤发生率;

损伤面积;

组织学损伤深度;

表皮/真皮完整性;

局部灌注和氧合;

炎症和屏障恢复。

2、Stage III样开放创面

主要终点可以转向:

创面面积曲线;

再上皮化;

肉芽组织;

坏死组织比例;

血管生成;

ECM重建。

3、再生治疗

除了创面面积,还应该增加:

组织重建质量;

血管成熟和灌注;

胶原结构;

深层组织存活;

必要时细胞/材料局部滞留。

4、DTI或深层压力损伤

主要终点则应进一步进入:

肌肉损伤;

深部坏死体积;

MRI;

组织灌注;

组织氧合;

肌纤维结构。

模型深度变了,主要终点也必须跟着换。

SECTION 09

09

模型越严重为什么反而越容易把候选药做成阴性

药效实验真正需要的不是“最大损伤”。

而是足够稳定的:

模型窗口。

理想状态应该满足:

正常或轻损伤组明显好于模型组;

模型组具有稳定病理;

阳性治疗可以明显改善;

候选药低、中、高剂量仍有区分空间。

模型太轻,会出现天花板效应:

大家最后都恢复。

模型太重,会出现地板效应:

大家最后都坏死。

因此正式实验前最好通过小规模预实验确定:

哪一种压力×时间×循环参数,能够在计划观察周期中提供最大的药效动态范围。

这往往比直接复制文献参数更重要。

SECTION 10

10

创面闭合变快为什么仍然不能直接证明压疮真正修复

1、啮齿类创面存在明显收缩

创面面积缩小可能同时来自:

创缘收缩;

再上皮化;

肉芽组织填充。

所以照片只能回答:

开放面积变小了多少。

2、压力性损伤还有上游组织损伤

一个创面表面看起来已经缩小。

深部可能仍然存在:

坏死;

炎症;

低灌注;

组织结构紊乱。

所以压疮尤其需要把:

表面闭合

深度恢复

分开。

3、促血管产品不能只看CD31

CD31增加说明血管相关结构增加。

但企业更关心的是:

这些血管有没有真正形成有效灌注。

如果产品核心卖点是微循环改善,可以进一步结合:

灌注;

血管成熟;

组织氧合。

4、再生产品不能只看Masson增加

胶原增加不自动等于组织修复质量提高。

还需要结合:

组织结构;

胶原排列;

再上皮化;

肉芽成熟

一起判断。

SECTION 11

11

磁铁模型真正应该标准化哪些参数

正式压疮药效方案最好至少明确:

1、动物品系、年龄、性别和疾病背景。

2、磁铁尺寸和参数。

3、夹压位置。

4、夹取皮肤厚度和操作方式。

5、单次缺血持续时间。

6、单次再灌注持续时间。

7、I/R循环次数。

8、模型建立后多久开始观察。

9、什么时候正式入组。

10、是否根据创面面积或严重度分层随机。

11、给药发生在压迫前、解除压力后,还是开放创面形成后。

12、主要终点是哪一层组织损伤。

不能只在方法里写:

“两块磁铁夹背部皮肤4小时。”

因为真正决定模型强度的是:

压力/组织受力×缺血时间×再灌注×循环×宿主背景。

SECTION 12

12

压疮模型什么时候需要升级糖尿病、感染或深部组织损伤背景

第一轮普通磁铁I/R模型阳性以后,第二模型不应该只是把损伤做得更重。

应该根据TPP增加新的信息。

1、目标人群包含糖尿病、高代谢风险患者

可以考虑db/db等疾病背景。

2025年的直接比较中,4小时压力性损伤后db/db小鼠在后续恢复阶段表现出较明显的愈合障碍,并伴随部分修复相关信号异常。

2、产品强调抗感染

应该增加压力损伤+感染,而不是继续做无菌创面。

这样才能拆:

菌负荷下降;

感染控制;

创面修复

三层作用。

3、产品强调预防DTI或减压

应该升级深部组织压力模型。

重点进入:

深层软组织变形;

缺血;

肌肉损伤。

4、产品是高级敷料或再生产品,准备进入后期转化

可以进一步考虑大动物。

真正增加的信息应当是:

更接近人的皮肤结构;

更大的产品贴敷面积;

材料操作性;

局部组织力学;

复杂创面护理。

每升级一层模型,都应该解决一个新的研发不确定性。

SECTION 13

13

压疮动物实验最容易出现哪些设计错误

1、把所有全层皮肤缺损都叫Stage IV。

2、看到黑色焦痂就直接确定损伤分期。

3、直接复制文献4小时、8小时参数,不做平台预实验。

4、只记录磁铁型号,不记录I/R时间和循环。

5、模型越重越认为转化价值越高。

6、预防敷料等创面形成以后才开始使用。

7、治疗性产品在压迫前给药,却写成“治疗已形成压疮”。

8、Stage II样模型只看创面闭合率。

9、Stage III样模型只拍照,不做病理深度。

10、再生产品使用极重度坏死模型,最后全部阴性。

11、模型过轻,Vehicle组很快自然恢复。

12、水凝胶没有空白基质对照。

13、不同敷料的物理减压能力不同,却把全部作用归给活性成分。

14、创面面积缩小就定义再上皮化改善。

15、CD31增加就定义微循环已经恢复。

16、只看表面皮肤,不检查深层组织损伤。

17、主药效动物频繁取材,反过来影响后续创面恢复。

18、模型组和治疗组起始损伤严重度不一致。

19、第一模型阳性以后,第二模型只是机械重复一次。

20、没有提前定义什么结果才值得继续推进。

SECTION 14

14

一套更适合医药企业的压疮模型选择流程

第一步,先定义产品定位。

预防敷料、普通治疗敷料、外用药、促血管药、MSC、EV和组织工程产品,需要的模型并不相同。

第二步,明确临床目标损伤层级。

是早期Stage I/II样损伤;

Stage III样开放创面;

还是深部组织损伤。

第三步,确定本轮研发任务。

早期PoC;

剂量筛选;

材料筛选;

正式药效;

机制验证;

第二模型转化。

第四步,建立压力参数预实验。

比较不同:

缺血时间;

再灌注时间;

循环数。

通过大体+病理确定模型深度。

第五步,建立自然恢复曲线。

确认什么时候开始出现损伤;

什么时候达到峰值;

什么时候开始明显自愈。

第六步,确定给药窗口。

预防产品:

压迫前/压迫过程中。

I/R保护药:

解除压力后尽早介入。

促愈合产品:

稳定损伤或开放创面形成后治疗。

第七步,根据模型深度选择主要终点。

浅表损伤:

损伤发生和组织保护。

Stage III样损伤:

创面闭合、再上皮化、肉芽和血管。

深部损伤:

肌肉、灌注、氧合和深层组织结构。

第八步,设置合适对照。

Vehicle;

空白敷料;

空白水凝胶;

阳性治疗。

材料产品尤其要拆基质本身的作用。

第九步,根据基线严重度随机。

不要只按动物编号随机。

第十步,候选产品确认以后再升级第二模型。

糖尿病、感染、DTI、大动物,选择哪一个取决于TPP。

最终企业真正需要得到的并不是:

“这个产品在压疮模型里P<0.05。”

而是:

它对哪一个阶段的压力性损伤有效;

需要在什么治疗窗口使用;

能够逆转多深的组织损伤;

以及药效有没有足够的临床使用场景。

SECTION 15

15

博恩生物可以为压疮候选产品提供哪些实验支持

压疮动物模型最容易出现的问题,是产品已经确定了,模型却仍然只剩一个参数:

“磁铁夹多久。”

真正能够决定药效质量的,是模型深度与产品机制之间是否匹配。

博恩生物可以根据候选产品类型、临床定位和研发阶段,协助设计不同严重程度的压力性损伤动物模型,并通过预实验建立压力时间、I/R循环和病理深度之间的关系。

对于预防性敷料、减压材料,可以重点评价压力作用后的早期组织损伤、病理深度、局部灌注及组织保护,而不是等形成大面积开放创面以后再开始治疗。

对于治疗性敷料、水凝胶和外用促愈合药,可以选择具有稳定开放创面和足够修复动态范围的Stage II/III样压力性损伤体系,并结合标准化拍照、创面面积、再上皮化、肉芽组织和ECM评价。

对于促血管药、生长因子、MSC、外泌体及其他再生产品,可以进一步围绕局部血管生成、灌注、组织氧合、肉芽成熟和深层组织恢复建立药效终点。

对于材料类产品,可以设置空白材料/基质对照,拆分保湿、覆盖、减压等物理效应和真正活性成分效应。

如果候选产品已经在普通压力损伤模型获得明确药效,还可以根据后续开发需求选择糖尿病、感染、深部组织损伤或大动物作为第二层验证。

压疮模型真正需要追求的并不是“伤口越严重越有说服力”。

最有价值的模型应该具备三个特点:

疾病表型足够稳定;

模型与产品临床定位匹配;

同时给候选产品留下可以逆转的药效窗口。

Stage II样、Stage III样和更深的全层组织损伤,本质上是在测试候选产品三种不同能力。

如果把它们混成一个模型,动物实验最终只会告诉你:

“这个药在某种伤口里有效或者无效。”

如果按照产品机制重新选择损伤深度,实验才能进一步回答:

这个产品最适合治疗哪一阶段压力性损伤;

真正改善的是组织保护、创面修复还是组织再生;

以及下一步究竟应该继续增加剂量、优化材料,还是直接升级模型。

这才是压疮动物模型真正应该承担的研发决策价值。

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