国内首家专注做弹性蛋白领域的企业诞生!

文摘   2024-08-08 08:03   上海  

Summary


目前,国内重组蛋白市场巨大,仅重组胶原蛋白市场规模在 2023 年就已增至 188.2 亿元。国内外主要以生产胶原蛋白片段为主,结构、活性完整的功能蛋白生产仍然是业内难题。正是在这样的背景下,重组人源性弹性蛋白以其创新性、结构特殊性、应用广泛性等优点,在胶原蛋白和其他功能蛋白的内卷竞争中脱颖而出,效果优于目前所有商业化重组蛋白,为行业带来了新的发展方向和机遇……


来源:广州先进再生医学


Part 1

重组人源性弹性蛋白领航者


在南国的繁华都市广州,有一家名为广州先进再生医学科技有限公司(以下简称“广州先进再生医学”)的企业,如同一颗璀璨的新星,在生命科学的浩瀚星空中熠熠生辉。


广州先进再生医学以极具前瞻性的视野与强大的技术创新能力首创重组人源性弹性蛋白,率先推开中国重组人源性弹性蛋白时代的大门,领跑行业超 5 年


广州先进再生医学深耕弹性蛋白的研发与生产定位于制造三类医疗器械植入剂产品,并凭借着强大的技术与研发储备,该产品应用的五大创新核心技术目前已在全球范围内率先完成了重组人源性弹性蛋白的设计、研发及规模化生产。


目前广州先进再生医学打造了从弹性蛋白生物序列筛选、菌株构建、功能验证到产业转化全程自控的完整产业链体系。


广州先进再生医学的创始人——林助凤,十四年深耕于前瞻功效原料研究,不懈探索皮肤问题的解决方案,无惧革新,以尖端技术开拓可持续的功效原料。



林助凤对市场需求的前瞻性认识、对科技进步的敏锐把握,深刻洞察了弹性蛋白这一领域的潜力和重要性。林助凤认为,未来,重组人源性弹性蛋白能够以其具有的独特的仿生 β-螺旋结构赋予的弹性和韧性而引领未来皮肤保养、医美注射、生物止血(医疗材料)、细胞培养材料各个行业的变革。


目前广州先进再生医学打造了从弹性蛋白生物序列筛选、菌株构建、功能验证到产业转化全程自控的完整产业链体系。


此外,广州先进再生医学还有另一位联合创始人——肖建喜,肖建喜教授是美国罗格斯大学生物化学博士、博士后,现任兰州大学化学化工学院教授、博士生导师、萃英学者、甘肃省“飞天学者”特聘教授,同时也是兰州大学-中国生物-兰州生物胶原蛋白联合研究中心主任、甘肃省医用胶原蛋白工程研究中心主任、兰州市胶原蛋白产学研科技合作基地负责人。


肖建喜教授十几年深耕于功能蛋白的研究,发表相关著作并参与行业标准的制定,作为广州先进再生医学的首席研发科学家,肖建喜教授以其深厚的专业知识和创新精神,引领研发团队有效地将科学研究产业化,为功能蛋白的研究迈向一个新的高峰。



Part 2

研发团队八年磨一剑


广州先进再生医学的研发团队由肖建喜教授带领,包括副教授 1 人,博士后 4 人,博士研究生 12 人,硕士研究生 15 人。



研发团队长期专注于弹性蛋白等皮肤功能蛋白的基础研究和产业转化,在著名学术期刊发表论文 80 余篇,研究成果多次被评为封面论文和热点文章。



申请发明专利 70 余项,包括 2 项国际专利,已授权 40 余项。


弹性蛋白因其结构特性,在经过酸、碱水解处理后,蛋白二级结构易被破坏,丧失生物活性和天然的弹性伸缩能力,为其应用带来很大的阻力。


除此之外,弹性蛋白的技术壁垒还体现在——弹性蛋白中疏水性氨基酸占比高,导致弹性蛋白不能水溶;弹性蛋白结构中的疏水结构域占比大,导致其在表达过程中二级结构难以正确折叠。


因为技术受限,国内外目前均无与天然人弹性蛋白结构组成、序列功能片段及生物学功能相一致的重组人源性弹性蛋白产品获批上市。


在重组人源性弹性蛋白的科研上,广州先进再生医学研发团队解决重重技术难题,通过 8 年攻关,综合利用基因工程学和结构生物学等先进技术,首次发现一段来自人弹性蛋白的高活性功能区


而依托独家的序列设计技术,广州先进再生医学从人弹性蛋白中优选出具有核心功能区的序列(AAAAAKAAAKAAQFGLVPGVG),结合独家首创高亲源影印技术,获得与人弹性蛋白一致的序列并成功制备出三维交错构型嵌合 + S-Pro 扣环组成的 β-螺旋结构


图:重组人源性弹性蛋白的氨基酸序列及其在蛋白三级结构中的位置


与其他类型重组人源性弹性蛋白分子相比,这种结构更加有序、规整,交合程度更高,纯度更高,高达 98% 以上;利用专利技术调控合成速度,使蛋白质得到充分组装,极大保障了成分的高活性。


图:重组人源性弹性蛋白 CD 光谱


同时,广州先进再生医学重组人源性弹性蛋白做到了氨基酸序列与人体自身 100% 一致,具有明显的技术优点,达到了高品质医用弹性蛋白的质量标准。


图:A:重组人源性弹性蛋白的 SDS-PAGE 图;B:基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱图


该科研团队的这款创新成果可广泛应用于多个领域:


① 在功能性护肤品领域,重组人源性弹性蛋白被称为安全无痛的护肤式热玛吉”,是抗衰配方的理想成分;


② 在医疗器械领域,重组人源性弹性蛋白的伤口修复效果极佳,作为生物止血材料不需要二次剥离,可达到无疤痕修复


③ 在医美领域,重组人源性弹性蛋白可作为植入剂或水光针,用于面部轮廓“非手术式线雕”提升和肤质改善。


此次重组人源性弹性蛋白的重磅问世,标志着广州先进再生医学在重组弹性蛋白赛道再下一城。



Part 3

重磅技术首发,打造弹性蛋白新维度


广州先进再生医学携手兰州大学肖建喜教授领衔的研发团队,以促进弹性蛋白可溶性表达以及二级结构正确折叠,改善生物功能、大幅提高蛋白弹性和柔韧性为目标,突破核心关键难点,成功开发了包括 100%人源序列重编排技术,二级结构折叠技术、可溶性高表达发酵技术、特异性酶切纯化技术以及内毒素残留去除技术在内的五大核心前沿重磅技术,并应用这五大核心创新技术开发出国际领先的首款仿生天然人弹性蛋白二级结构、100%序列同源、生物学功能一致的重组人源弹性蛋白,突破了目前重组表达弹性蛋白无二级结构、水溶性差、表达量低、难以产业化的技术门槛,在市场化应用中展现出巨大的潜力和价值,标志着弹性蛋白产业的新维度。


以下是研发团队带来的重磅技术介绍:


01

独家二级结构折叠技术


研发团队基于业界前沿的 AlphaFold3 技术,对弹性蛋白结构进行了大规模的解析预测和深度研究,同时引入 PyMOL 进行分子模拟和结构可视化。


通过定点突变技术,团队对单个和多个位点进行同时突变,精确定位影响弹性蛋白正确折叠的关键氨基酸。保留弹性蛋白的关键功能结构域,并进行密码子优化,最终设计并制备出具有仿生天然弹性蛋白弹性关键结构域的三维交错构型嵌合的 β-螺旋“类弹簧”结构。


特征性的稳定 β-螺旋结构在纯化过程中通过圆二色谱(CD)仪器得到了精准监测。该结构通过亲水端序列(AAAKAAAKAA)和疏水端的序列(VPGVG)相互作用,逐渐交织,衔接咬合,最终形成具有高级结构的高度耐用弹性蛋白,将传统弹性蛋白的柔韧性提升 5.3 倍,使其在恢复皮肤弹性方面的功效是同期其他蛋白产品的 2 倍以上!


图:独家序列编排及密码子优化


同时,在实现伤口无疤痕愈合、治疗疤痕方面,也有着超越市场同期产品的卓越表现,促进间充质干细胞增殖,是胰岛素样生长因子和成纤维细胞生长因子的 1.59 倍以上。


02

独家可溶性高表达发酵技术


研发团队采用经特殊改造的独家基因工程菌株结合 pCold-III 冷诱导表达系统,通过强效的冷诱导启动子 cspA 在低温条件下诱导外源蛋白高表达,有效减少高温下包涵体的形成,显著提高目标蛋白的可溶性、生物活性和表达量。


此外,通过协同应用优化的 B-index 发酵技术,采用先进的动态补料系统,精确控制发酵环境,以维持菌株处于指数生长期的动态平衡,通过富集培养促进重组人源性弹性蛋白在极短时间内实现爆发性累积,相较普通发酵技术产量提高接近 500%,大幅降低了弹性蛋白生产成本,同时显著提升了产量和质量。


图:独家工程菌设计结合 B-index 发酵技术实现可溶性高表达


这一系列创新举措,不仅达到了国际同类产品的领先水平,更是团队在生物技术领域卓越实力和创新精神的鲜明体现。


03

独家特异性酶切纯化技术


研发团队通过引入特异性纯化标签,并结合弹性蛋白特有的热聚集特性,实现了高效富集和纯化。


特异性纯化标签通过与亲和介质结合,完成目标蛋白的初步富集。随后,通过调节温度促使弹性蛋白在特定温度下聚集,进一步富集目标蛋白。


最后,采用靶向酶切技术精确去除非活性片段及非人源性标签,确保纯化过程中的蛋白质质量和活性。


这套特异性纯化技术经过精心开发,针对重组人源性弹性蛋白,在单一纯化步骤中实现了高达 100 倍的富集。该技术能够以超过 98% 的纯度获得目标弹性蛋白,大幅缩短了纯化时间,并显著降低了生产成本。


图:重组人源性弹性蛋白的特异性亲和纯化


此技术不仅提高了纯化效率,还有效保留了蛋白的原始结构,满足了不同终端应用对高品质蛋白的严格要求。



Part 4

新一代抗衰老原料问世 


今年年初,国务院办公厅发布首份以“银发经济”命名的一号文件,明确了抗衰老产业的政策大方向,一时间,一众国货和外资品牌都集中科研力量和多方资源主攻抗衰市场。


根据德国光学会(OSAFOUNDATION)杂志研究报告指出,皮肤的年龄由弹性蛋白的百分比决定,只有弹性蛋白能够提供和保持皮肤的二维弹性。


25 岁左右体内的弹性蛋白含量急剧减少,机体衰老或者遗传缺陷、长期紫外线辐射、炎症等病理情况都会导致其降解和破坏,从而造成皮肤弹性减退、皮肤松垂、各种皱纹,与此同时体内弹性蛋白合成和更新的难度更大,因而,防止弹性蛋白降解和破坏显得更为重要。


图:年龄与双功能蛋白含量的关系

弹性蛋白的分子结构非常特殊,它由称为弹性蛋白结构的亚基组成。这些亚基只通过特殊的交联方式连接在一起,形成了复杂的三维网络结构。这种结构赋予了弹性蛋白弹性,能够在受到拉伸时延伸,并在停止拉伸后迅速恢复原状。


图: 弹性蛋白结构的特殊性


在这种结构的特殊性下,广州先进再生医学的重组人源性弹性蛋白以其独特的分子设计和结构特性在重组人源性弹性蛋白中独树一帜,它是特有的纤维单体组装而成的流层型结构,这种结构是核心功能区的最佳呈现,可以诱导成纤维细胞转变为肌成纤维细胞(成纤维细胞的另一种形态,含有具备收缩和伸展能力的应力纤维,比成纤维细胞更具细胞弹性),显著提升了皮肤整体的柔韧性和适应性,从而更有效地支撑、保护细胞,引导细胞重建正常生态,活化细胞机能。


图:重组人源性弹性蛋白特殊单体


图:重组人源性弹性蛋白单体自组装流层结构表征示意图


林助凤强调,正是基于这种独特的结构设计,广州先进再生医学的重组人源性弹性蛋白在抗衰效果才更为全面和显著,不仅能起到淡化皱纹的效果,还能提升皮肤的紧致度和弹性。因此,重组人源性弹性蛋白也被称为“新一代抗衰老原料”


图:原弹性蛋白血管支架促进新动脉快速再生[1]


图:人重组弹性蛋白生物墨水在 3D 心脏组织打印中的应用[2]


当前,重组人源性弹性蛋白与各种疾病的关系也被广泛研究,由于弹性蛋白是血管和韧带等的主要构成成分,广州先进再生医学在人工血管、心脏支架再生医疗领域的应用研究也在同步推进。




Part 5

重组人源性弹性蛋白“实证科学”引领者


为了验证重组人源性弹性蛋白的有效性,广州先进再生医学对重组人源性弹性蛋白在皮肤纹路、皮肤紧致度、皮肤修复等方面进行了严密的临床实验研究。


第三方实验结果显示,受试者连续使用重组人源性弹性蛋白 14 天后,法令纹、鱼尾纹、眼下纹面积均明显减少;皮肤弹性、紧致度和光泽度则明显增强;皮肤下垂程度明显改善。多项实验数据表明,重组人源性弹性蛋白在紧致皮肤、重塑弹性和皮肤屏障恢复均有明显效果。


另外,在临床方面,重组人源性弹性蛋白对于皮肤病的治疗,特别是光电治疗、微整形之后的修复效果十分明显。


“重组人源性弹性蛋白无论是在被吸收前作为新组织的细胞支架还是被吸收转化为新生组织,都与细胞周围的基质有着良好的协调作用,提供成纤维细胞、角质细胞和上皮细胞的粘附位点,促进细胞的从而能促进创面的愈合进程,可用于复杂情况下皮肤创伤的修复,避免疤痕的残留。”肖建喜说道。


据以往研究证实,弹性蛋白能显著提高 TGFβR1 基因表达,增幅高达 200%,有效促进细胞增殖与分化[3]


此外,弹性蛋白同样增强了皮肤的抗皱基因表达,改善了皮肤结构。在实验的第 9 天,与对照组相比,弹性蛋白处理组的Ⅰ型胶原蛋白和弹性蛋白表达量分别显著增加至 16 倍和 6 倍[4]


图:(A) 弹性蛋白促 TGFβR1 实验 (B) 各组分在第 9 天对 ECM 蛋白基因表达(COL1A1、ELN 和 x-SMA)的影响 


从体外弹性生成系统模型研究中,人新生儿皮肤成纤维细胞缺乏外源性原弹性蛋白时(A),细胞几乎不形成弹性蛋白纤维。而一旦添加原弹性蛋白,1天(B)、3天(C)和7天(D),弹性蛋白纤维的数量呈线性增加,这种累积效应有助于提高皮肤的整体弹性。绿色荧光(弹性纤维),蓝色荧光(细胞核)[5]


图:体外弹性生成模拟系统模型(弹性纤维为绿色)


细胞实验以及动物实验也验证了这一微观层面的理论依据:重组人源性弹性蛋白显著促进了成纤维细胞 HFF-1 的增殖,加速了皮肤细胞的再生。小鼠表皮的恢复情况及 HE、Masson 染色结果表明,重组人源性弹性蛋白凝胶在 7 天内基本修复了小鼠因紫外线引起的表皮损伤(光老化),与空白组的正常皮肤相比无显著差异。


图:重组人源弹性蛋白 RE 凝胶的细胞增殖结果及染色图


图:弹性蛋白修复紫外损伤模型小鼠的皮肤组织及 HE、 Masson 染色图


使用含有重组弹性蛋白多肽进行了 4 周的皮肤测试。结果显示,使用 28 天后皮肤弹性显著提升,且使用 14 天或 28 天后,皱纹的数量、体积和面积均有明显改善[6]


图:重组弹性蛋白多肽改善皮肤弹性,减少皱纹


前述多项权威检测功效结论,无疑有力证明了广州先进再生医学重组人源性弹性蛋白的科学功效,也将为这一原料更为广泛的应用提供重要支撑。


在应用层面,广州先进再生医学以实证科学的方法,让产品功效实现了可视化、数据化,推动行业迈向“功效可视化”的全新阶段。


广州先进再生医学作为一家专注于做弹性蛋白研究的生物科技企业,掌握多项国际前沿的弹性蛋白技术有效解决行业痛点。


这些核心技术帮助其构建了公司技术壁垒,形成公司核心竞争力,同时在保持弹性蛋白生物结构和生物活性的前提下,实现了高通量生产技术突破,基于生物元件与基因组改造,构建高拷贝数质粒,独家自主开发高版本底盘细胞,建立特异性携带亲和标签的蛋白表达纯化系统,具备极强通用性和适配性,高产率获得高达 98% 纯度的重组人源性弹性蛋白,推动行业向更高效、环保和创新的方向前进,为全球再生医学领域贡献更多力量。


据悉,广州先进再生医学科技有限公司将在 8 月 20 日于广州召开重组人源性弹性蛋白新闻媒体发布会,邀请首席研发科学家及来自头部品牌和头部代工厂的多位行业领军人物参与,届时将会更全面具体介绍重组人源性弹性蛋白这款创新型新原料,敬请关注!




参考资料

[1] Wang Z, Mithieux S M, Vindin H, et al. Rapid regeneration of a neoartery with elastic lamellae[J]. Advanced Materials, 2022, 34(47): 2205614.

[2] Lee S, Sani E S, Spencer A R, et al. Human‐recombinant‐Elastin‐based bioinks for 3D bioprinting of vascularized soft tissues[J]. Advanced materials, 2020, 32(45): 2003915.

[3] Park S J, Kim D, Lee M, et al. Effects of Bonito Elastin HC on skin dryness, wrinkles, and pigmentation in vitro and in vivo[J]. Journal of Medicinal Food, 2022, 25(1): 48-60.

[4] Cao Y, Lee B H, Irvine S A, et al. Inclusion of cross-linked elastin in gelatin/PEG hydrogels favourably influences fibroblast phenotype[J]. Polymers, 2020, 12(3): 670.

[5] Mithieux S M, Weiss A S. Design of an elastin-layered dermal regeneration template[J]. Acta biomaterialia, 2017, 52: 33-40.

[6] Wu K, Liu Z, Wang W, et al. An artificially designed elastin-like recombinant polypeptide improves aging skin[J]. American Journal of Translational Research, 2022, 14(12): 8562.


END

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