最近特殊时期,大家都在买维生素C,用来提高抵抗力。其实一瓶普通的维C片只要几块钱,看上去毫无技术含量。但不要小看这小小的维生素C药片,在哥伦布时期,海员往往因为维生素C摄入不足而得坏血病,死亡率极高,它的“保命”作用不言而喻。
到了年左右,研究维生素C的科研人员还获得了诺贝尔奖,虽然那时候维生素C的结构已经明确,不过合成和工业化生产依然存在很大的问题。
图片来源于摄图网图片来源于摄图网直到上世纪70年代,我国的科学家想到了从微生物入手去发酵获得维生素C,开发了两步法工艺,让中国一跃成为世界上生产维C最大的国家,占全球产量的85%以上,一下摆脱了维C要进口的局面,甚至还出口到其他很多国家。
图:两步发酵法合成维生素C的工艺路线从药理学的角度来看,维生素C在人体内发挥作用的一个效果就是促进受损胶原蛋白的修复,是人体合成胶原蛋白的辅因子。从合成生物学的角度来看,维生素C的生物发酵与我们重组胶原蛋白的生物发酵技术有着相同的路径。
不要看这小小的药片,也不要看维生素C的分子式如此简单,想要操纵这些微生物为我们人类干活,还要有足够的效率,成本还得低,确实是一件非常困难的事情。
图:汉肽生物研发中心而到了如今,合成生物学的应用范围更加广泛,我们日常生活的衣食住行都可能通过合成生物学技术来生产获得,比如人造肉、疫苗、清洁能源等等,甚至利用合成生物学技术还可以把敦煌壁画的图像存入DNA中,可延长保存时间至几万年,所以有人把它称为“第三次生物技术革命”。
而最近在美容抗衰界掀起一阵飓风的“重组胶原蛋白”便是通过合成生物学制得而成的。
那么,什么是合成生物学
简单而言,目前合成生物学最大的突破,就是可以去操纵细胞(目前主要是微生物),读取、复制、改变细胞基因信息,让它们为人类服务,去合成一些我们需要的生物活性物质的过程。它比传统的动植物提取、化学合成要节省能源,也更加可持续。
就是把微生物作为一个个小小的“工厂”,利用这些“工厂”进行我们所需物质的生产。说起来简单,但是想要实现规模化生产却十分艰难。
从合成生物学中得益的,可不止是制造和医药行业,我们的化妆品行业中许多活性物质,如今都可以通过合成生物学做出来,而且纯度更高,功效更好,价格还更实惠。
重组人源化胶原蛋白
过去,胶原蛋白主要来自动物组织,因为成本较低、工艺简单而应用广泛,但是生物活性低,存在动物疾病,排异反应,食品安全及宗教禁忌等风险。
而重组胶原蛋白是指通过DNA重组技术,对编码所需胶原蛋白的基因进行操作和修饰,利用质粒或病*载体将目的基因导入适当的宿主细胞中,表达并翻译成胶原蛋白或多肽,并经过分离纯化制备的胶原蛋白。
图:《国家药监局关于发布重组胶原蛋白国家药品监督管理局发布的《重组胶原蛋白生物材料命名指导原则》将重组胶原蛋白分为三类,分别是重组人胶原蛋白、重组人源化胶原蛋白、重组类胶原蛋白。
图:来源于网络重组人胶原蛋白现阶段量产技术难度较大,生产成本高,较难商业化。
重组类胶原蛋白的氨基酸序列由于和人胶原蛋白氨基酸序列并不完全一致,安全性和有效性尚需深入研究。
重组人源化胶原蛋白的氨基酸序列采用的是从天然胶原蛋白中筛选出来的高活性、高水溶性的核心功能区片段。
与人体胶原蛋白对应片段%相同,消除了免疫原性,同时具有高生物相容性,高生物活性,高水溶性等特征。
具有广泛应用于生物材料和生物医疗等领域的潜力。
重组Ⅲ型人源化胶原蛋白的特点
基于传统提取胶原蛋白的劣势,基因工程重组蛋白的优势以及不同的应用方向,研发了2款不同分子量大小的重组Ⅲ型人源化胶原蛋白产品。
成功采用酵母发酵(毕赤酵母)及无机盐培养基生产出胶原蛋白,毕赤酵母生长速度快,表达量高,能对外源基因进行正确翻译和修饰,克服了大肠杆菌表达蛋白结构简单、表达量低、内*素控制难的缺点。
重组Ⅲ型人源化胶原蛋白具有无病*隐患、优异的生物学相容性和功效性、低免疫原性的特点,有效规避了传统动物源胶原蛋白的病*隐患、排异反应,并克服了传统动物源胶原蛋白因动物年龄差异、种属差异导致的终端产品临床疗效不确切、质量不稳定的弊端。
·超长序列
该重组Ⅲ型人源化胶原蛋白不光确保了基础的三肽识别信号,还另有更多的整合素识别位点保证更加高效的细胞活性识别。整合素识别位点GER:3处,GEK:2处。三肽识别位点RGD:1处。
·高活性高纯度
产品水溶性好,兼具良好的渗透性和大分子高活性,胶原蛋白成分单一,纯度高于95%。且与人3α1的同源性%!
·细胞增殖活性高
图:汉肽生物重组胶原蛋白与竞品在促NI检测依据:中华人民共和国医药行业标准重组胶原蛋白:YY/T-
·生物安全性高
依据医疗器械生物学评价第5部分:体外细胞*性试验GB/T.5-及ISO-5:规定方法对重组胶原蛋白进行检测,检测结果为无潜在细胞*性。
依据医疗器械生物学评价-第10部分:刺激与皮肤致敏试验GB/T.10-及ISO-10:规定方法对重组胶原蛋白进行检测,检测结果为均无皮肤刺激反应。
依据医疗器械生物学评价-第10部分:刺激与皮肤致敏试验GB/T.10-及ISO-10:规定方法对重组胶原蛋白进行检测,检测结果为无皮肤致敏反应。
·市场应用
以重组人源化胶原蛋白为核心,紧盯医美行业潮流,设计开发出的用于非慢性创面及皮肤护理的Ⅱ类械字号敷料及修复液产品和Ⅲ类械字号注射填充类产品。用于辅助治疗如皮肤过敏、皮炎、湿疹、美容术后皮肤屏障受损等皮肤问题,以及用于皮内真皮层注射,达到静态纹除皱及皮肤浅表修饰性填充作用的医美项目等。
图片来源于网络想不到一颗小小的维生素C片也饱含着“科技与狠活”,而合成生物学的兴起,也将造福着我们每一位普通人,利用微生物和细胞合成的生物活性物质原料,最终赋能于我们生活中的食品、药品、保健品、化妆品等等,让我们的生活更加健康和便捷。
而随着基因工程技术快速发展,叠加胶原蛋白巨大的潜在应用市场驱动,未来重组胶原蛋白的功效,尤其是生物活性和支撑性方面,有望逐渐提升甚至达到与天然胶原蛋白趋同的水平。未来前景,值得期待!