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Basic Scientific Research
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皮肤烫伤动物模型到底做浅Ⅱ度、深Ⅱ度还是Ⅲ度?敷料、外用药和再生治疗为什么不能共用一个烧伤深度?
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

皮肤烫伤候选产品做动物药效时,经常会先遇到一个看起来非常基础的问题:

到底做浅Ⅱ度、深Ⅱ度,还是Ⅲ度烧伤?

很多项目会下意识认为,模型越重越容易拉开药效差异。

于是原本只想评价一款促进再上皮化的外用药,最后做成了Ⅲ度全层烧伤;原本只是想比较两种敷料的保湿和创面保护能力,却选择了一个深Ⅱ度甚至接近全层的模型;细胞、外泌体或者组织工程材料项目,则有时反过来使用损伤过浅的模型,结果模型组自己就很快愈合,几组之间几乎看不出差异。

烧伤模型真正决定药效窗口的,并不只是创面面积。

更关键的是烧伤到底破坏了多深。

浅Ⅱ度损伤主要停留在浅层真皮,仍保留较多能够参与再上皮化的皮肤附属器和上皮细胞来源,自发修复能力很强。

深Ⅱ度继续向深部真皮延伸,残余毛囊、皮脂腺等附属器减少,修复速度明显变慢,炎症、肉芽形成、血管新生、ECM重塑和瘢痕风险都会增加。

Ⅲ度全层烧伤则意味着表皮和整个真皮层受到严重破坏。此时创面中央依靠原有皮肤附属器完成再上皮化的能力大幅下降,修复更依赖创缘上皮迁移、肉芽组织形成、创面收缩以及临床上的清创、植皮或其他再生重建手段。

这三种模型虽然都叫“烧伤模型”,实际上给候选产品留下的作用空间完全不同。

所以对于企业项目来说,选择烧伤深度时更应该先回答:

这个产品准备解决的是疼痛和创面保护?

促进残余皮肤组织快速再上皮化?

抑制烧伤后创面继续加深?

改善肉芽和血管新生?

替代已经丢失的真皮组织?

还是降低后期瘢痕和挛缩?

产品机制不同,模型深度、造模方法、给药时间和主要终点都应该跟着变化。

导读

一、浅Ⅱ度、深Ⅱ度和Ⅲ度烧伤最大的区别到底是什么

二、为什么烧伤深度会直接决定一个候选产品有没有药效窗口

三、浅Ⅱ度模型最适合评价什么类型的产品

四、为什么深Ⅱ度往往是外用促愈合药和高级敷料最常用的关键药效模型

五、Ⅲ度全层烧伤什么时候有价值,什么时候反而会把产品做“死”

六、普通敷料、功能敷料和再生材料为什么不能共用一个烧伤深度

七、外用药选深Ⅱ度还是Ⅲ度,要先看药物究竟作用于哪一个修复阶段

八、细胞、外泌体和组织工程产品为什么更需要关注“残余再生基础”

九、热水烫伤和金属接触烧伤应该怎么选

十、温度、时间、压力和接触面积,哪个真正决定烧伤深度

十一、模型造出来以后,为什么不能只凭肉眼判断浅Ⅱ度还是深Ⅱ度

十二、烧伤创面还会继续加深:模型深度为什么需要动态确认

十三、创面面积缩小为什么不能直接等于“再上皮化加快”

十四、大鼠药效模型什么时候够用,什么时候应该升级到小型猪

十五、烧伤动物药效最容易出现哪些方案设计问题

十六、一套更适合医药企业的烧伤模型选择和Go/No-Go流程

十七、博恩生物可以为皮肤烧伤候选产品提供哪些实验支持

SECTION 01

01

浅Ⅱ度、深Ⅱ度和Ⅲ度烧伤最大的区别到底是什么

1、浅Ⅱ度烧伤仍然保留了较强的皮肤自主再生能力

浅Ⅱ度也可以理解为浅表部分厚度烧伤。

损伤已经超过单纯表皮,但主要集中在较浅的真皮区域。

这类创面中通常仍然保留较多毛囊、皮脂腺及其他皮肤附属器相关的上皮细胞来源。

这些残余结构可以从创面内部多个位置参与再上皮化。

因此,浅Ⅱ度创面的一个核心特点就是:

自身愈合能力比较强。

如果模型面积较小、感染控制良好,动物创面可能在较短时间内快速完成再上皮化。

这对于研究普通敷料、保湿、创面保护或者早期炎症控制很有价值。

但对于需要证明强再生能力的候选产品,模型可能太轻。

2、深Ⅱ度烧伤把“自身修复”推到了一个更困难的位置

深Ⅱ度烧伤继续向真皮深部发展。

浅层毛囊和其他附属结构受到更严重破坏,但仍可能保留部分深部毛囊、腺体及可参与再上皮化的残余结构。

这使它处于一个很有价值的中间状态:

创面仍然具有一定自主修复能力,但恢复速度明显变慢。

因此药物有足够空间去促进再上皮化、改善微循环、抑制过度炎症、促进血管新生、调控肉芽形成和ECM重塑。

对于很多促创面愈合产品来说,这种“有恢复能力,但恢复得不够好”的模型,反而更容易形成稳定药效窗口。

3、Ⅲ度烧伤已经进入全层皮肤结构丢失

Ⅲ度属于全层烧伤。

表皮和真皮受到严重破坏,创面中央大量正常附属结构已经丧失。

此时真正需要解决的问题已经发生变化。

候选产品面对的不只是“让原有皮肤修得更快”。

更可能涉及:

怎样建立新的创面床;

怎样促进肉芽组织形成;

怎样促进新生血管;

怎样重建真皮ECM;

怎样提高植皮或替代材料的整合;

怎样减少创面收缩和长期瘢痕。

所以Ⅲ度模型特别适合某些再生医学和皮肤替代产品。

但对于依赖残余皮肤附属器发挥作用的普通促愈合药,Ⅲ度模型可能过重。

4、真正影响产品药效的是“剩下多少可修复组织”

烧伤深度可以简单理解成一个“残余再生能力梯度”。

浅Ⅱ度残余再生结构较多。

深Ⅱ度残余再生结构减少。

Ⅲ度中央区域残余正常真皮再生基础显著下降。

同一个候选药在这三个模型中的效果不同,可能并不代表药理作用发生变化。

很可能只是它所依赖的生物学基础已经不一样了。

SECTION 02

02

为什么烧伤深度会直接决定一个候选产品有没有药效窗口

1、模型太浅容易出现“天花板效应”

假设一款高级水凝胶能够促进角质形成细胞迁移、改善湿性愈合环境,并轻度促进血管新生。

如果使用很浅的浅Ⅱ度模型,模型组在10—14天左右已经接近完全再上皮化。

受试药即使把实际愈合时间提前两三天,到了最终取材时间,两组也可能都已经接近100%闭合。

最终结果就是:

前期有差异,终点没差异。

或者不同剂量之间根本拉不开。

这属于典型的模型恢复过快。

2、模型太深则可能出现“地板效应”

反过来,如果同一个产品被放进严重Ⅲ度全层烧伤模型中,创面中央大量再生结构已经不存在。

候选药即使能促进角质形成细胞迁移,也缺少足够的细胞来源。

结果可能表现为:

分子指标改善;

炎症下降;

肉芽稍好;

但创面闭合速度依然没有明显差异。

这时直接判断产品“无效”,可能同样存在模型错配。

3、理想模型需要给候选药留出可逆空间

企业做药效模型并不是为了把动物“烫得越严重越好”。

真正需要的是建立一个稳定、重复,而且阳性干预能够拉回来的病理窗口。

模型组需要明显异常。

但不能异常到所有候选药都无法改善。

阳性对照需要能够形成稳定药效。

低、中、高剂量之间最好还有继续分层的空间。

这类模型才真正适合后续研发决策。

SECTION 03

03

浅Ⅱ度模型最适合评价什么类型的产品

1、基础创面覆盖和湿性愈合型敷料

如果产品的核心作用主要是保持湿润环境、减少创面失水、隔离外界刺激或者改善创面舒适度,浅Ⅱ度模型已经可以回答很多问题。

这类产品本身并不一定具有很强的组织再生作用。

因此没有必要为了“显得模型更专业”而强行做深Ⅱ度甚至Ⅲ度。

2、用于短期创面保护的外用产品

部分凝胶、喷剂、膜剂和外用保护剂,主要作用可能集中在创面表面。

例如减少渗出、维持屏障、降低早期炎症或者减少二次损伤。

浅Ⅱ度模型可以提供比较快的PoC。

主要终点更应该集中在早期。

例如创面大体状态、渗出、炎症、疼痛相关行为以及再上皮化速度。

3、早期候选敷料筛选

如果企业同时有多个配方或者材料版本,第一轮就全部进入深Ⅱ度猪模型,成本会非常高。

可以先利用相对轻的模型快速筛选:

材料黏附性;

创面适应性;

刺激性;

基本愈合趋势;

抗菌能力;

初步组织相容性。

随后再把表现最好的候选产品推进到深Ⅱ度模型。

4、浅Ⅱ度模型最大的局限就是自然恢复太快

所以浅Ⅱ度项目一定要特别注意取材时间。

如果主要终点全部放到创面已经自然恢复的时间点,最容易得到“所有组都差不多”的结果。

更合理的方式是做连续观察。

例如固定时间拍照,同时增加中间阶段组织学取材。

这样才能捕捉候选产品真正加速修复的时间窗口。

SECTION 04

04

为什么深Ⅱ度往往是外用促愈合药和高级敷料最常用的关键药效模型

1、深Ⅱ度同时保留了“难修”和“还能修”两个特点

这也是它最大的优势。

创面受损已经足够明显。

自然再上皮化明显慢于浅Ⅱ度。

同时又没有完全丢失所有皮肤再生来源。

所以很多促进修复机制都还有发挥空间。

对于促愈合外用药、功能性敷料、水凝胶、生长因子和部分细胞相关产品,这种模型通常具有较好的分辨能力。

2、深Ⅱ度可以同时观察多个愈合阶段

早期可以观察炎症、微循环、坏死组织和创面转化。

中期可以看肉芽组织、血管新生和再上皮化。

后期可以看胶原沉积、ECM重塑和瘢痕趋势。

因此一个深Ⅱ度模型可以形成比较完整的“炎症—增殖—重塑”药效链。

3、深Ⅱ度特别适合研究“加快再上皮化”

因为这时再上皮化并没有完全丧失。

同时速度又不会像浅Ⅱ度那样太快。

如果受试药能够促进残余毛囊和创缘上皮细胞迁移、增殖,通常更容易看到差异。

但此时需要特别注意:

创面面积缩小和真正再上皮化不能混为一个指标。

这一点后面会单独讲。

4、深Ⅱ度也更适合研究“阻止创面继续加深”

烧伤后组织损伤并不是在撤去热源的一瞬间完全结束。

周围处于低灌注、炎症和氧化应激状态的组织仍可能继续坏死。

因此,如果候选药主要作用于微循环保护、抗氧化、抗炎或细胞存活,可以把深Ⅱ度早期模型设计成“阻止烧伤创面转化”的实验。

这类项目的给药时间通常需要非常早。

如果等到数天后坏死范围已经稳定,再开始治疗,就很难回答“是否阻止创面加深”。

SECTION 05

05

Ⅲ度全层烧伤什么时候有价值,什么时候反而会把产品做“死”

1、真皮替代和组织重建类产品更适合使用Ⅲ度模型

如果产品本身就是人工真皮、组织工程支架、细胞支架复合物或者其他组织替代产品,研究目的本身就是补充缺失组织。

这时Ⅲ度模型反而非常有价值。

因为模型真正考验的是:

材料能不能形成稳定创面覆盖;

能不能促进肉芽组织;

能不能长入新生血管;

能不能与宿主组织整合;

能不能促进后续上皮覆盖;

能不能减少瘢痕和挛缩。

2、依赖完整真皮环境的普通外用药不一定适合

如果药物作用机制主要是保护已有成纤维细胞、促进毛囊来源细胞迁移或者促进表皮再生,那么严重全层烧伤可能已经破坏了药物需要依赖的细胞来源。

此时药物效果变弱并不意外。

所以Ⅲ度并不是深Ⅱ度的“加强版”。

两种模型的修复逻辑已经发生变化。

3、Ⅲ度模型还需要考虑是否清创

临床严重全层烧伤通常不会简单等着焦痂自然脱落。

清创、切痂、植皮等临床处理会明显改变创面环境。

如果一个再生材料未来的使用场景是清创后覆盖,那么动物实验中一直保留完整焦痂,再把材料直接涂在焦痂表面,临床相关性就会下降。

因此,对于Ⅲ度模型:

“是否清创、什么时候清创、清创到哪一层”

本身就应该进入方案设计。

4、Ⅲ度小创面在啮齿类动物中仍可能很快“变小”

这里尤其需要注意。

大鼠和小鼠背部皮肤比较松弛,创面闭合中收缩贡献很大。

即使是真正的全层皮肤损伤,创缘向中心收缩也可能让照片上的面积快速减小。

因此,“Ⅲ度模型第14天创面只剩30%”并不自动代表已经完成了大量新生皮肤再生。

必须进一步进入组织学评价。

SECTION 06

06

普通敷料、功能敷料和再生材料为什么不能共用一个烧伤深度

1、普通保护性敷料更关注创面环境

这类产品的核心价值通常是覆盖、吸液、保湿、保护创面以及减少外界污染。

模型不需要做得特别深。

如果一款普通覆盖材料放进严重Ⅲ度烧伤模型,然后要求它显著促进真皮重建,本身就超出了产品定位。

2、功能性敷料更适合进入深Ⅱ度模型

如果敷料具有明确生物活性,例如:

抗炎;

抗菌;

促进血管新生;

促进上皮迁移;

持续释放生长因子;

调节巨噬细胞;

促进胶原重塑。

这时深Ⅱ度模型通常更有价值。

因为模型能够同时提供炎症、再上皮化、肉芽和ECM多个药效窗口。

3、人工真皮和组织工程支架需要更深的缺损背景

如果产品准备替代已经丢失的真皮,模型里最好真的存在足够程度的真皮缺失。

否则材料即使最终效果很好,也很难证明它真正完成了“组织替代”。

这种情况下可以考虑深Ⅱ度偏深端或者Ⅲ度模型。

具体选择取决于产品最终临床定位。

4、抗菌敷料还需要额外决定是否增加感染条件

普通无菌烧伤模型中,产品即使具有强抗菌功能,也未必能充分体现差异。

如果产品核心卖点就是控制烧伤创面感染,可以在基础烧伤药效已经明确以后,进一步增加污染或感染模型。

但需要把两个问题拆开:

细菌负荷有没有下降;

创面修复有没有被材料本身拖慢。

强抗菌但同时明显损伤角质形成细胞和成纤维细胞的产品,不能只看菌落数。

SECTION 07

07

外用药选深Ⅱ度还是Ⅲ度,要先看药物究竟作用于哪一个修复阶段

1、抗炎和微循环保护型药物更适合较早介入深Ⅱ度

如果候选药主要作用于炎症、ROS、微血管灌注或者细胞坏死,最有价值的问题可能是:

它能不能阻止烧伤创面继续向深层发展?

这种情况下,给药窗口非常重要。

模型建立以后应该尽早开始治疗。

早期终点可以包括创面灌注、组织坏死深度、炎症细胞浸润、氧化应激和细胞死亡。

2、促进再上皮化药物更适合保留一定残余附属器

这类药物需要可利用的上皮细胞来源。

深Ⅱ度通常比Ⅲ度更适合。

尤其当机制涉及EGFR、角质形成细胞迁移、毛囊来源细胞或者表皮干/祖细胞时,残余皮肤附属器的数量会直接影响药效。

3、促血管和肉芽形成药物可以适当选择更深模型

如果候选药核心作用集中在血管新生、成纤维细胞、肉芽组织或者ECM形成,那么深Ⅱ度和Ⅲ度都可以有应用价值。

选择哪一个,要看未来临床使用场景。

如果主要针对可以自行愈合但恢复缓慢的深Ⅱ度烧伤,可以继续使用深Ⅱ度。

如果产品准备辅助严重创面重建,则可以进入全层模型。

4、抗瘢痕药不能只看急性创面闭合

抗瘢痕产品特别容易出现方案错位。

如果主要终点是增生性瘢痕、挛缩或者胶原重塑,实验必须留出更长的观察窗口。

创面刚刚闭合的时候做一次Masson,并不能充分评价长期抗瘢痕能力。

真正需要继续观察:

瘢痕厚度;

胶原排列;

COL1/COL3;

α-SMA;

TGF-β相关信号;

皮肤弹性;

创面收缩和挛缩趋势。

对于长期瘢痕评价,动物种属选择同样非常关键。

SECTION 08

08

细胞、外泌体和组织工程产品为什么更需要关注“残余再生基础”

1、细胞治疗在模型太浅时容易出现“模型自己就修好了”

MSC等细胞类产品常常具有抗炎、旁分泌、促血管和促进组织修复等多重作用。

如果模型使用浅Ⅱ度烧伤,模型组本身再生能力很强。

最后可能出现:

所有组都快速再上皮化。

这会严重压缩细胞治疗的效果空间。

2、模型太深时又可能把产品变成“组织替代能力考试”

如果细胞产品本身并不提供结构支撑,只依赖旁分泌调节,但使用了大面积严重全层缺损,那么最终药效会同时受到创面结构缺失影响。

这时如果没有支架、植皮或适当覆盖,单纯细胞治疗可能很难完成整个组织重建过程。

所以细胞产品需要明确:

它是辅助自身修复;

还是要承担组织重建。

两种定位对应的模型不同。

3、外泌体项目尤其需要同时关注局部滞留

外泌体、EV等局部给药后很容易受到创面渗出、敷料吸附、清洗和降解影响。

动物实验不能只设置一个名义剂量。

还应该考虑:

制剂是否能停留在创面;

给药频次是否足够;

是否需要水凝胶等载体;

是否能够进入目标组织层。

如果外泌体没有有效留在创面,再好的体外机制也很难转化成动物药效。

4、组织工程产品更适合把“结构重建”作为主要终点之一

这类产品最终不能只看创面面积。

还需要看:

材料降解;

宿主细胞长入;

血管化;

胶原组织;

新生表皮;

真皮样结构;

材料与宿主界面。

如果只拍一张创面照片,就无法体现再生治疗真正的产品价值。

SECTION 09

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热水烫伤和金属接触烧伤应该怎么选

1、热水烫伤更接近典型scald injury

热水可以较均匀地接触不规则皮肤表面。

对于模拟热液烫伤,它具有比较直接的临床对应关系。

大鼠等啮齿类动物中使用热水建立部分厚度烧伤也非常常见。

但这种模型对固定装置要求较高。

暴露面积、皮肤张力、浸入深度和实际接触时间如果控制不好,烧伤深度会产生较大波动。

2、金属接触法更容易做参数化控制

接触法通常使用预热的金属块或者可控加热装置接触皮肤。

它的优势是可以明确控制:

接触面积;

温度;

时间;

压力。

尤其在猪模型中,可以在背部建立多个相对规则的独立创面。

非常适合敷料、外用药和材料类产品进行动物内随机比较。

3、两种方法的热量传递并不完全相同

即使最终病理都被定义为“深Ⅱ度”,热水烫伤和金属接触烧伤形成的组织损伤边界、温度传递和局部组织状态仍可能存在差异。

因此,不能因为两篇文献都写着“deep partial-thickness burn”,就认为两套参数可以互相替换。

4、造模方法最终还是应该服务于产品临床场景

如果产品主要准备治疗热水、蒸汽等烫伤,scald模型具有更直接的场景对应。

如果重点是建立高度标准化的药效创面,用于多组敷料或材料比较,接触法往往更容易做质控。

所以模型方法的选择也需要从项目目的倒推。

SECTION 10

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温度、时间、压力和接触面积,哪个真正决定烧伤深度

1、烧伤深度不是由单一温度决定

很多方案会写:

100℃烫8秒,建立深Ⅱ度模型。

这句话最容易被误用。

同样100℃、同样8秒,换一套装置、换一个动物种属、换一个皮肤部位,最终烧伤深度都可能改变。

因为真正作用于组织的是热量传递过程。

2、接触时间非常关键

热源接触越久,更多热量可以向皮肤深部传递。

所以在其他条件相同的情况下,增加接触时间通常会增加组织损伤。

但这种关系并不意味着可以无限线性外推。

不同温度、不同装置和不同动物需要单独验证。

3、接触压力不能完全忽略

在金属接触模型中,如果一个操作者只是轻轻放在皮肤表面,另一个操作者用力按压,即使温度和时间完全相同,皮肤与热源接触状态也会不同。

这也是为什么更规范的接触烧伤装置会通过砝码、弹簧或者机械结构控制压力。

人工“手持金属块按压”虽然简单,但操作者差异很容易转化成模型差异。

4、接触面积决定创面内部和边缘的热分布

面积太小,边缘散热影响会更明显。

面积较大时,中央区域热积累和边缘区域之间可能出现不同损伤程度。

因此,烧伤创面不能只记录“直径2 cm”。

还需要确认中央和边缘组织深度是否足够均一。

5、皮肤厚度和解剖位置也是隐藏变量

不同动物皮肤厚度不同。

同一只猪背部不同位置的皮肤状态也可能存在差异。

所以多创面猪模型虽然可以减少动物数量,但需要做位置随机化。

不能把所有受试药都固定放在同一个区域,所有对照又固定放在另一个区域。

SECTION 11

11

模型造出来以后,为什么不能只凭肉眼判断浅Ⅱ度还是深Ⅱ度

1、创面颜色只能作为辅助

烧伤后皮肤可能出现红、白、苍白、焦痂等不同大体表现。

这些现象可以帮助操作者初步判断损伤程度。

但它们不能替代组织学。

尤其浅Ⅱ度和深Ⅱ度之间,单靠照片很容易误判。

2、H&E仍然是最重要的深度确认方式之一

正式模型验证阶段可以通过组织学观察:

表皮是否坏死;

真皮胶原结构;

血管状态;

毛囊和皮脂腺等附属器损伤;

组织坏死深入真皮的比例。

这样才能确认实际损伤到底位于浅层还是深层。

3、烧伤深度最好用“占真皮厚度的损伤比例”表达

单纯写“坏死深度800 μm”有时并不够。

因为不同动物和不同区域真皮本身就可能具有不同厚度。

如果能够同时表达损伤占总真皮厚度的大致比例,模型之间更容易比较。

4、还可以增加组织活性和微循环评价

部分猪烧伤模型会结合组织酶活性、组织灌注或者其他方法判断活组织和坏死组织边界。

如果候选药本身作用于微循环或者烧伤创面转化,这类指标尤其有价值。

5、正式药效前建议先完成一轮模型验证

企业项目最容易犯的错误,是第一次做新的烧伤条件,就直接进入低、中、高剂量正式药效。

如果最后发现模型深浅不一致,整批动物都很难解释。

更合理的顺序是:

先用少量动物建立温度—时间—深度关系。

找到稳定条件后,再进入正式药效。

SECTION 12

12

烧伤创面还会继续加深:模型深度为什么需要动态确认

1、热源移除以后,病理过程仍然在继续

烧伤边缘和部分真皮组织最初可能没有完全坏死。

但局部低灌注、血管损伤、炎症、氧化应激和细胞死亡仍然可能继续发展。

所以烧伤创面存在进一步加深的可能。

2、Day 0的深度不一定等于后续稳定深度

如果造模后很快取材,看到的是最初热损伤。

数天以后,部分边缘组织可能继续坏死。

因此正式模型验证时,可以设置早期和后续两个以上病理时间点,观察模型深度是否稳定。

3、这会直接影响治疗窗口设计

如果候选药准备阻止创面转化,需要在早期给药。

如果候选药主要促进再上皮化,则可以在烧伤深度相对稳定后进入后续愈合评价。

把两个问题混在同一个给药时间窗里,最后很难判断药物究竟作用于哪一阶段。

4、模型组自身发生明显深度变化时,终点也要跟着调整

例如一个药物让Day 3烧伤深度明显更浅。

这本身已经是重要药效。

如果最终只看Day 21创面面积,可能反而低估药物早期阻止创面加深的作用。

SECTION 13

13

创面面积缩小为什么不能直接等于“再上皮化加快”

1、啮齿类创面收缩非常明显

大鼠和小鼠皮肤相对松弛。

创伤以后肌成纤维细胞和周围组织可以产生明显收缩。

因此创面照片中看到的面积变小,同时可能包含:

真正的新生表皮向中央延伸;

肉芽组织形成;

创缘机械性收缩。

所以“创面闭合率”本质上是一个综合终点。

2、促收缩和促再上皮化是两种不同药效

假设一种材料让创面面积快速缩小,但组织学显示新生表皮延伸并没有明显增加。

它更可能促进了创面收缩。

如果产品最终定位就是减少开放创面时间,这仍然可能有价值。

但不能直接写成“促进再上皮化”。

3、真正评价再上皮化需要进入组织学

可以在H&E切片上观察新生上皮舌从创缘向中央延伸的距离,以及最终覆盖比例。

部分厚度烧伤中,还需要关注残余附属器周围是否出现上皮再生。

这样才能把真正的上皮修复与机械性收缩拆开。

4、材料和再生产品更应该同时评价肉芽组织

对于深Ⅱ度和Ⅲ度模型,创面床质量非常重要。

可以进一步观察肉芽组织厚度、血管密度、成纤维细胞状态和胶原形成。

一个产品即使早期创面面积变化不大,如果能够形成更成熟、更血管化的创面床,后续仍可能产生重要临床价值。

SECTION 14

14

大鼠药效模型什么时候够用,什么时候应该升级到小型猪

1、大鼠特别适合早期PoC和机制研究

大鼠成本可控。

可以设置更多剂量和时间点。

组织样本也相对充足。

所以对于候选药筛选、机制验证、初步剂量关系和给药频率研究,大鼠非常实用。

2、大鼠的主要问题是创面收缩和皮肤结构差异

啮齿类皮肤的松弛程度、毛囊分布和创面修复模式与人存在明显差异。

因此,如果产品已经进入更接近临床转化的阶段,只在大鼠中证明“创面缩小得更快”通常还不够。

3、小型猪特别适合敷料、材料和皮肤替代产品

猪皮肤厚度、皮肤层次和创面愈合方式与人更接近。

而且背部可以建立多个独立创面。

这对于敷料、水凝胶、人工真皮、细胞材料复合物等产品非常有价值。

同一只动物可以随机分配多个处理,减少动物个体差异。

4、同一只猪多个创面并不意味着可以随意安排位置

不同解剖位置仍然可能存在深度和愈合差异。

因此需要做位置平衡和随机化。

统计分析也需要考虑“同一只猪上的多个创面并非完全独立样本”。

5、什么时候值得升级到猪模型

如果大鼠PoC已经明确,并且项目准备回答以下问题之一,就可以考虑升级:

材料与创面的真实贴合和保持情况;

更接近人体皮肤的再上皮化;

深部分厚度烧伤长期愈合;

清创后产品应用;

人工真皮或组织替代;

长期瘢痕和组织力学。

第二模型应该解决新的转化问题。

如果猪模型只是重复一遍大鼠中已经完成的照片和HE,信息增量有限。

SECTION 15

15

烧伤动物药效最容易出现哪些方案设计问题

1、所有产品统一做深Ⅱ度烧伤

没有根据产品作用机制和临床定位选择烧伤深度。

2、认为烧得越深模型越好

结果形成严重组织缺失,候选产品已经没有可以发挥作用的生物学空间。

3、模型太浅

模型组自然恢复太快,不同剂量和不同产品之间拉不开差异。

4、直接照搬文献中的“100℃×8秒”

没有重新验证当前动物、装置和皮肤部位下的真实烧伤深度。

5、接触烧伤完全由人工按压

温度和时间虽然一致,压力和接触状态却不稳定。

6、只看创面照片判断烧伤深度

没有进行早期病理验证。

7、只在造模后立即验证一次深度

忽略烧伤创面后续继续加深。

8、治疗性项目在造模后立即给药,却没有明确是预防创面加深还是促进后期愈合

最终药效阶段混在一起。

9、促再上皮化产品使用严重全层烧伤

原本依赖的毛囊和皮肤附属器已经大量破坏。

10、再生材料却使用过浅模型

模型自身恢复太强,材料真正的组织重建价值无法体现。

11、Ⅲ度烧伤模型不考虑清创

与未来临床使用路径不一致。

12、只计算创面闭合率

把收缩和再上皮化混在一起。

13、大鼠创面缩小很快,就直接认为临床转化性很好

没有考虑啮齿类明显创面收缩。

14、所有病理只放在最终时间点

错过了炎症、血管新生和再上皮化最关键的阶段。

15、只做HE和Masson

缺少真正与候选产品机制匹配的功能终点。

16、敷料项目没有评价渗出、黏附、创面保持和换药情况

最后动物实验与真实产品使用场景脱节。

17、抗菌材料只看菌落数

没有同步评价细胞毒性和创面修复。

18、外用药没有设置匹配的基质对照

辅料本身可能影响保湿、创面覆盖和修复。

19、猪模型多个创面没有进行位置随机

解剖位置差异可能被误判成产品差异。

20、把同一只猪上的多个创面全部当成独立动物样本

容易造成统计学上的伪重复。

21、阳性药只因为“大家都用”就加入

没有明确阳性药到底是验证抗菌、促愈合、再上皮化还是抗瘢痕。

22、模型设计阶段没有提前定义主要终点

最后拍照、病理、WB全部都做了,却不知道哪个结果真正决定项目是否继续推进。

SECTION 16

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一套更适合医药企业的烧伤模型选择和Go/No-Go流程

第一步,先定义产品类型。

普通敷料、功能敷料、外用小分子、生长因子、细胞、外泌体、人工真皮和组织工程支架,不能直接套同一套模型。

第二步,明确产品最终想解决的临床问题。

是降低早期损伤?

阻止烧伤加深?

加快再上皮化?

促进肉芽和血管?

重建真皮?

控制感染?

还是降低瘢痕?

第三步,根据产品作用空间选择烧伤深度。

如果依赖残余皮肤组织快速恢复,优先考虑浅Ⅱ度或深Ⅱ度。

如果需要较明显的修复障碍但仍保留一定再生能力,深Ⅱ度通常更合适。

如果产品真正承担组织替代和严重创面重建,则可以进入Ⅲ度模型。

第四步,确定造模方法。

热液烫伤更适合scald场景。

金属或电子接触装置更适合标准化药效创面和多创面比较。

第五步,先做模型预实验。

不要直接进入正式药效。

通过不同温度、时间或接触条件建立模型参数。

同时利用病理确认真实烧伤深度。

第六步,确认模型深度是否稳定。

必要时在造模后早期和后续时间点分别取材,观察创面是否发生明显conversion。

第七步,确定给药窗口。

防止创面加深的药物,需要尽早干预。

促进愈合的药物,可以围绕炎症后、增殖期和再上皮化进行设计。

抗瘢痕产品则需要继续保留长期重塑观察。

第八步,确定主要药效终点。

敷料可能以创面状态、再上皮化和感染控制为核心。

促愈合药重点看再上皮化、肉芽和血管。

再生产品重点看组织整合、ECM和结构重建。

抗瘢痕产品重点看长期厚度、胶原和挛缩。

第九步,把创面闭合率和再上皮化拆开。

连续照片负责观察创面动态。

组织学负责确认真正的上皮修复和组织再生。

第十步,根据研发阶段决定动物种属。

大鼠完成早期筛选、剂量和机制。

进入敷料、材料和高转化要求阶段以后,再根据需要升级到小型猪。

第十一步,提前定义Go/No-Go标准。

例如:

模型组烧伤深度是否达到预设范围;

阳性药是否形成预期药效;

受试药是否提前再上皮化;

是否改善组织学;

是否形成剂量趋势;

材料是否安全;

是否出现局部刺激或感染;

长期是否增加异常瘢痕。

第十二步,阴性结果先反查“哪一层失败”。

模型深度是否选错;

候选药有没有真正到达创面;

给药时机是否错过关键阶段;

药物有分子PD但观察周期是否太短;

创面面积没变化是否因为真正改善发生在组织内部;

模型是不是已经重到超过产品作用边界。

这种结果反查,比简单用“有效/无效”评价一个烧伤项目更有研发价值。

SECTION 17

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博恩生物可以为皮肤烧伤候选产品提供哪些实验支持

皮肤烧伤项目真正困难的地方,不只是把动物皮肤做出一个创面。

更关键的是建立一个深度稳定、自然病程清楚、具有合适药效窗口,并且与候选产品临床使用场景匹配的烧伤模型。

博恩生物可以根据候选产品类型、给药方式、目标适应症和后续开发阶段,协助设计浅Ⅱ度、深Ⅱ度和Ⅲ度相关烧伤动物药效路线。

在模型建立方面,可以根据项目目的评估热水烫伤、接触热源等不同造模方式,并围绕热源温度、作用时间、接触面积和压力进行预实验及条件优化。

对于第一次建立的新模型,建议先通过小规模实验形成“造模参数—实际组织深度”的对应关系,再进入正式候选药评价,减少模型深浅不一致带来的项目风险。

在动物种属方面,可以根据研发阶段选择大鼠等啮齿类模型完成早期PoC、剂量和机制研究;对于敷料、水凝胶、人工真皮、细胞或组织工程材料等需要提高转化相关性的项目,可以进一步评估小型猪烧伤模型。

在大体药效评价方面,可以开展连续标准化创面拍照、创面面积分析、创面闭合率、渗出、创面大体状态及材料覆盖情况观察。

在组织修复评价方面,可以通过HE评价表皮和真皮结构、烧伤深度、再上皮化和肉芽组织,通过Masson、Sirius Red等方法评价胶原及ECM重塑,并根据项目进一步增加新生血管、炎症细胞和肌成纤维细胞相关检测。

在机制评价方面,可以根据候选药特点检测炎症因子、氧化应激、细胞死亡、血管新生、角质形成细胞增殖迁移、成纤维细胞活化、胶原合成及TGF-β等相关信号。

对于抗菌敷料和抗感染产品,可以进一步结合创面菌负荷、局部感染表现、病理炎症和组织修复进行综合评价,避免只证明“细菌下降”却忽略组织修复。

对于细胞、外泌体和组织工程产品,可以围绕给药载体、局部滞留、材料整合、血管长入、肉芽形成、ECM重建和新生表皮形成设计更完整的药效链。

对于企业已经完成第一轮烧伤实验但药效不理想的项目,也可以从现有结果反查:

模型是不是过浅,导致自然恢复过快;

模型是不是过深,超出了候选产品的作用空间;

造模深度是不是批间不稳定;

给药时间是不是错过了创面conversion或增殖修复窗口;

创面照片没有差异,但组织学是否已经发生改善;

大鼠中的强收缩是否掩盖了真正的再上皮化差异。

皮肤烧伤动物实验最终需要回答的,不只是“哪一组创面最小”。

对于敷料,需要证明它改善了什么样的创面环境。

对于外用药,需要证明它作用于烧伤后的哪个修复阶段。

对于细胞和再生材料,需要证明它在多大程度组织缺失的背景下仍然能够促进有效重建。

所以,浅Ⅱ度、深Ⅱ度和Ⅲ度之间并不存在简单的“模型等级高低”。

真正应该选择的,是那个最能暴露候选产品优势和风险、又最接近未来临床使用场景的烧伤深度。

模型深度选对以后,创面闭合、再上皮化、血管新生、肉芽形成和长期瘢痕这些数据,才真正具有开发决策价值。

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