喬紹俊 楊霞 何振瑞 陳傳秀 陸晨陽 馮偉

山西錦波生物醫(yī)藥股份有限公司 山西太原 030032

膠原蛋白是人體中最主要的結(jié)構(gòu)性蛋白，占人體蛋白質(zhì)總量的30%以上、占細胞外基質(zhì)的70%-80%，在人體中發(fā)揮著支撐、信號調(diào)控、維系細胞生存的微環(huán)境等多種功能。人體目前已發(fā)現(xiàn)28種不同型別的膠原蛋白，分別分布于皮膚、粘膜、血管、骨骼、肌腱、內(nèi)臟器官等人體的各個部位，發(fā)揮著各自不同的生理功能。人體皮膚及粘膜中，膠原蛋白占干重的70%至80%，I型和III型膠原蛋白是關(guān)系人體皮膚損傷后修復和修復質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在人體中分布廣泛。I型膠原蛋白主要存在與成人的皮膚、肌腱及骨組織上，III型膠原蛋白主要存在與嬰兒的皮膚或血管內(nèi)膜、腸道上及成人軟骨、玻璃體、椎間盤等上。其中，III型膠原蛋白的合成能力很強，能夠在創(chuàng)傷修復中將來源于骨髓的干細胞分化成幫助修復的纖維細胞[1]。因此，在生物醫(yī)藥工程中，膠原蛋白特別是III型膠原蛋白在修復組織創(chuàng)傷、支撐細胞再組、抑制瘢痕形成、改善皮膚狀態(tài)、提升皮膚彈性與柔嫩度等方面有更廣泛應用。

1 膠原蛋白的現(xiàn)狀及前景

目前，市場上主流膠原蛋白為豬皮、魚皮、牛皮、驢皮、魚鱗等中提取的動物源膠原蛋白，其基因序列與人源膠原蛋白有著根本性差異，屬于非同源物質(zhì)。在提取過程中，動物源膠原蛋白的結(jié)構(gòu)和活性可能被破壞，最終提煉出的產(chǎn)品主要以膠原蛋白短肽的形式呈現(xiàn)，不能行使其生物學功能。同時，動物源膠原蛋白進入人體后受到皮膚免疫層阻隔，無法深入肌底層、真皮層，且在使用過程中存在活性低甚至無活性、有動物源病毒污染、過敏風險等諸多弊端。已知人體中的膠原蛋白中有28種亞型，膠原蛋白應用時必須精確到特定亞型才能發(fā)揮其生物學功能，而市場上充斥的無結(jié)構(gòu)、無活性、非人源膠原蛋白是無法精確到特定亞型的混合物，根本無法行駛膠原蛋白在人體中應有功能。因此，活性高、類型明確、無免疫原性風險、無動物源病毒污染和過敏風險的人源膠原蛋白的研究應運而生。復旦大學姜世勃教授團隊與山西錦波生物醫(yī)藥股份有限公司（以下簡稱錦波生物）歷經(jīng)八年合作開發(fā)出了I型、II型和III型重組人源膠原蛋白，并且在國際上首次實現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，進一步推動了全球人源膠原蛋白的應用與研究。

2 III型人源膠原蛋白的功能特點

III型人源膠原蛋白會隨著年齡的增長而逐漸流失，對修復組織創(chuàng)傷有著重要作用。在嬰幼兒時期，存在于皮膚或血管內(nèi)膜、腸道的III型人源膠原蛋白大概比I型人源膠原蛋白高出80%，當嬰幼兒發(fā)生軟組織挫傷時，骨髓處的干細胞會分化成纖維細胞，合成III型人源膠原蛋白，并利用其修復和彈性功能幫助挫傷組織修復，一般情況下不會留下疤痕。而成人體內(nèi)的III型人源膠原蛋白明顯少于I型人源膠原蛋白，I型占比80%，III型占比20%，在合成細胞外基質(zhì)（ECM）時，組織的修復質(zhì)量就明顯弱于嬰幼兒，會留下疤痕。隨著人年齡的增加，III型人源膠原蛋白流失愈來愈多，在25歲以后，皮膚中III型膠原蛋白的合成趕不上流失，皮膚漸漸松弛，出現(xiàn)敏感、皺紋等各種衰老現(xiàn)象。因此，補充III型膠原蛋白可延緩皮膚衰老，增加皮膚彈性，修復各種問題性皮膚。

3 III型重組人源膠原蛋白的優(yōu)勢

III型重組人源膠原蛋白的應用明顯比動物源膠原蛋白更具安全性和有效性：III型重組人源膠原蛋白具有高蛋白活性區(qū)域，不僅擁有膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)，而且多組氫鍵網(wǎng)絡能夠進一步穩(wěn)定三條多肽鏈，增加了三螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；III型重組人源膠原蛋白與人源膠原蛋白屬于同源物質(zhì)，組織相容性好，具備正常的生理活性，被人體吸收同化利用效果更好。而復旦大學聯(lián)合錦波生物開發(fā)的III型重組人源膠原蛋白，更具創(chuàng)新優(yōu)勢：

（1）人體天然Ш型膠原蛋白是由CO3A1基因編碼的，全長1466aa。錦波生物Ш型重組人源膠原蛋白優(yōu)選了其中483aa-512aa區(qū)域進行重復拼接重組，充分發(fā)揮了其水溶性強、生物活性高的特點。

（2）錦波生物Ⅲ型人源膠原蛋白基本重復單元氨基酸序列與人Ⅲ型膠原蛋白活性功能區(qū)的序列100%相同，呈現(xiàn)164．88°的柔性彎曲結(jié)構(gòu)，能夠促使該蛋白與人體細胞緊密結(jié)合。功能鑒定實驗證實，其細胞粘附率為天然膠原蛋白的190%以上[2]，可見其蛋白活性大幅超越人天然膠原蛋白標準品；

（3）錦波生物Ⅲ型人源膠原蛋白是膠原蛋白產(chǎn)業(yè)中唯一被明確證實擁有人天然膠原蛋白典型的三螺旋構(gòu)象的膠原蛋白，該結(jié)構(gòu)已被wwPDB（Worldwide Protein Data Bank）收錄（檢索號6A0A、6A0C）[3]；

（4）錦波生物Ⅲ型人源膠原蛋白是目前國際上唯一已實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的人源Ⅲ型膠原蛋白；

（5）與人天然膠原蛋白相似度高，過敏風險低，無動物源病毒污染風險；

（6）水溶性好，易于做成各類制劑，實現(xiàn)低成本大規(guī)模工業(yè)化制備；

（7）錦波生物研發(fā)的Ⅲ型人源膠原蛋白的安全性已通過中國食品藥品檢定研究院的生物學評價；經(jīng)四川醫(yī)療器械生物材料和制品檢驗中心檢測，其Ⅲ型人源膠原蛋白植入劑的標準達到Ⅲ類醫(yī)療器械植入類要求。

4 III型重組人源膠原蛋白的應用

III型重組人源膠原蛋白作為一種優(yōu)良生物新材料，能誘導上皮細胞等增殖、分化、移行，促進受損組織修復，目前在生物醫(yī)學上已廣泛應用。王永剛、翟春寶等人將III型重組人源膠原蛋白用于肛周術(shù)后的創(chuàng)口愈合，可在各個愈合時間段調(diào)節(jié)TGF-β1、Smad3信號蛋白等，促進患者的創(chuàng)面愈合[4]。張斌杰和周麗娜將II型、III型重組人源膠原蛋白用于深Ⅱ度燒傷患者創(chuàng)面的愈合中發(fā)現(xiàn)，II型、III型重組人源膠原蛋白能夠?qū)⒒颊咭驘齻聰嗔训哪z原纖維重新連接起來，合成新的III型人源膠原蛋白，促進創(chuàng)面的愈合，減少疤痕增生[5]。錦波生物Ⅲ型人源膠原蛋白植入劑的成功研發(fā)標志著該蛋白的應用場景由外用拓展至深度創(chuàng)面（如褥瘡）、臟器修復等人體更深層的應用場景。另外，III型重組人源膠原蛋白具有快速修復皮膚屏障，補充皮膚膠原蛋白，緊致輪廓，淡化皺紋，保持皮膚彈性等作用，應用范圍很廣。Ⅲ型重組人源膠原蛋白產(chǎn)品僅在我國即將面對千億規(guī)模市場，市場潛力非?？捎^。

5 結(jié)語

III型重組人源膠原蛋白在生物醫(yī)學中應用廣泛，在婦產(chǎn)科、普外科、燒傷科、肛腸科、骨科、皮膚科及醫(yī)學美容中發(fā)揮著良好的作用，對修復皮膚黏膜創(chuàng)傷、止血，促進皮膚無瘢痕愈合，緊致皮膚，增加皮膚柔嫩度，淡化皺紋等方面發(fā)揮理想的效果。未來，III型重組人源膠原蛋白在生物醫(yī)學中的應用將更加廣泛，有望形成一大新產(chǎn)業(yè)，開啟人源膠原蛋白新時代。