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细胞工厂:重组人源化胶原蛋白
发布时间:2025-02-23
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在锦波生物的合成生物产业园内,一座超级洁净的“细胞工厂”车间引人好奇。在这里,每立方米的空气中大于5微米的尘埃都被严格排除,只留下一片纯净无瑕的空间。数亿原核菌群在这里日夜不息地工作,经过多道工序,一种从未在自然界独立存在过的新物质——重组Ⅲ型人源化胶原蛋白诞生。
  胶原蛋白是为人体的“生命支架”。它不仅是维持皮肤弹性和韧性的关键成分,还参与着伤口愈合过程,能促进细胞增殖和迁移,从而提高伤口愈合的速度和质量。
  1981年,美国批准了首张动物胶原蛋白植入剂。但是,由于应用受限于免疫原性问题,其在医疗、美容等领域的应用大打折扣。动物胶原蛋白与人体胶原蛋白的差异,始终是一道难以逾越的鸿沟。
  如何解决免疫原性问题,做真正适配于人体的人源化胶原蛋白?这一度成为当时业界的热门话题。科学家提出了一个大胆的想法:能不能尝试人工合成胶原蛋白来替代人类胶原蛋白,特别是针对人体皮肤中含量丰富、具有独特弹性的Ⅲ型胶原蛋白?
  从基础研究到产业化的道路充满了未知与挑战。首先,要从庞大的胶原蛋白基因序列中,找到那决定性的“黄金功能区”,无异于大海捞针。科学家们围绕消除免疫原性、规模化生产、水溶性提升及增强生物活性四大科学问题,历经6年,从100多万个可能性中筛选出了一个疑似功能区。
  2018年冬季的一天,大雪纷飞,科研团队终于发现——经过解析原子结构,这个特殊区域不同于过去人们对胶原蛋白认知的180°三螺旋结构,而是由164.88°柔性弯曲的三螺旋结构。其原子结构与众不同,拥有自我生成、形成胶原蛋白网的能力。
  “通过164.88°柔性弯曲三螺旋结构关键功能区合成的纤维状材料,与人体胎盘的胶原蛋白直径一致。”这种新型的生物材料在与生理盐水进行的动物对照试验中,均未出现免疫原性反应。
  生物合成生物产业园,存储罐和反应罐之间都已经被机器人“接管”,基本实现了从原料入厂到成品出厂的智慧化生产。有注射级A型重组人源化胶原蛋白、A型人源化胶原蛋白单一成分无菌智能胶原、10吨级A型重组人源化胶原蛋白原料等多条产线。
  人体中存在28种不同类型的胶原蛋白。这些胶原蛋白在人体中分布广泛,各具特色,共同维持着人体的正常结构和功能。
  生物工厂正在开展重组人源化胶原蛋白等在内的人体各型别胶原蛋白及各类抗病毒功能蛋白基础、应用研发及产业化,未来可能会涉足到妇科、心血管、肿瘤等各种医疗场景的应用开发。
  “我们建立了AI胶原蛋白智能数据库,这一数据库基于前期海量研发数据,利用AI模型,用深度神经网络和对抗生成网络可以加速开展重组人源化胶原蛋白的剂型创新,探索人工智能计算人源化胶原蛋白注射量、预测基因序列结构等新技术。”科学家说。