膠原蛋白行業(yè)研究：看膠原蛋白發(fā)展路徑

膠原蛋白行業(yè)研究：看膠原蛋白發(fā)展路徑1.科普篇：膠原蛋白是什么？膠原廣泛存在于人體之中。膠原蛋白是生物高分子，構(gòu)成動(dòng)物結(jié)締組織中的主要成分，膠原的三股螺旋是由3條α肽鏈相互纏繞成的右手超螺旋構(gòu)象，肽鏈中含有大量甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸，膠原是哺乳動(dòng)物體內(nèi)含量最多、分布最廣的功能性蛋白，占到人體蛋白質(zhì)總量的25%-30%，正常人90%的膠原存在于皮膚和骨頭中，膠原約占真皮結(jié)締組織的95%；人體正常骨骼中含有80%的膠原；肌腱組織中膠原含量高達(dá)85%，膠原廣泛存在于人體之中。膠原蛋白是膠原的降解物，膠原降解時(shí)空間結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用領(lǐng)域不一。膠原具有穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)，分子量為300kDa，具有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)，三股螺旋結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，并保存良好的生物活性及纖維結(jié)構(gòu)。膠原變性成明膠，三股螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，呈現(xiàn)自由的肽鏈或肽段，分子量在幾kDa至幾百kDa不等，彼時(shí)已失去生物活性。明膠繼續(xù)降解后可得到膠原蛋白，降解過(guò)程也即膠原的三股螺旋結(jié)構(gòu)徹底松開(kāi)，成為三條自由的且多降解成多分散的肽鏈，其中還可能包括低聚肽，分子量在幾千Da到幾萬(wàn)Da之間不等。通過(guò)不同條件下的提取工藝，可以產(chǎn)生膠原、明膠和膠原蛋白，三者在分子質(zhì)量、氨基酸構(gòu)成、性能及應(yīng)用方面存在區(qū)別，帶來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域的差異，活性膠原以生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用為主，明膠多用于食品及醫(yī)療保健品領(lǐng)域，而膠原蛋白的分子量較小，可應(yīng)用于食品、美容、醫(yī)療保健品等領(lǐng)域，較少應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)。國(guó)際純粹化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合委員會(huì)將蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)，不同類別的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)及作用效果均存在差異。一級(jí)結(jié)構(gòu)代表蛋白質(zhì)中包含多少種氨基酸，每種氨基酸有多少個(gè)，這些氨基酸是怎樣排列構(gòu)成多肽鏈的，顯著特點(diǎn)是其膠原域有甘氨酰-脯氨酰-羥脯氨酰、甘氨酰-脯氨酰-Y和甘氨酰-X-Y（X、Y代表除甘氨酰和脯氨酰以外的其他任何氨基酸殘基）三肽重復(fù)序列存在，氨基酸排列順序決定了空間結(jié)構(gòu)；

二級(jí)結(jié)構(gòu)代表多肽主鏈骨架中的若干肽段所形成的規(guī)則的空間排列，由三條左手螺旋肽鏈組成的三股螺旋結(jié)構(gòu)，多肽鏈中的甘氨酸、X、Y殘基位于同一水平面上，借助氫鍵形成了穩(wěn)定的三螺旋結(jié)構(gòu)；三級(jí)結(jié)構(gòu)即三股螺旋結(jié)構(gòu)，是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，三條呈左手α螺旋結(jié)構(gòu)的多肽鏈相互纏繞形成右手復(fù)合螺旋結(jié)構(gòu)，也稱為原膠原或膠原分子，肽鏈之間的次級(jí)鍵具有穩(wěn)定膠原蛋白結(jié)構(gòu)的作用，同時(shí)交聯(lián)可以連接膠原蛋白使得膠原纖維具有高抗張強(qiáng)度；

四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由多條肽鏈組成的分子更大的蛋白質(zhì)，其中每條肽鏈都盤曲成特定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，按特定的方式接觸排列形成更高層次的立體蛋白質(zhì)分子，按規(guī)則平行排列成束，首尾錯(cuò)位1/4，通過(guò)共價(jià)鍵搭接交聯(lián)，形成穩(wěn)定的膠原微纖維，并進(jìn)一步聚集成束，形成膠原纖維，膠原蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)分子的大小、形狀、生物功能起決定性作用。根據(jù)分布位置不同，膠原蛋白可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，當(dāng)前已形成產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。膠原蛋白約占人體蛋白總量的25%-30%，成年人體中大約有3公斤的膠原蛋白，其廣泛分布于各組織中，并且具有維持皮膚和組織器官的形態(tài)和結(jié)構(gòu)作用。根據(jù)組織部位、生理功能、分子結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)前共形成28種膠原蛋白，以Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型為代表的纖維膠原占全部膠原蛋白含量的90%左右，三種類型的膠原蛋白研究較為充分，當(dāng)前已形成產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。其中，Ⅰ型膠原在動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富，占膠原總量的80%以上，是最主要的膠原蛋白，普遍存在于皮膚、骨骼、角膜等部位，用于維持骨結(jié)構(gòu)的完整性和骨生物力學(xué)特性；Ⅱ膠原可加強(qiáng)皮膚的保水能力，填補(bǔ)皮膚內(nèi)膠原纖維間的空隙，起到保濕、自然美白的作用；Ⅲ型膠原蛋白可為細(xì)胞提供養(yǎng)分，直接與血管母細(xì)胞結(jié)合促進(jìn)新血管的形成，存在于皮膚、血管壁中。正常嬰兒皮膚Ⅲ型膠原占80%，隨著生長(zhǎng)發(fā)育，Ⅲ型膠原不斷減少，Ⅰ型膠原不斷增加，成人皮膚膠原組成為Ⅰ型占80%，Ⅲ型占20%。多種膠原類型中，Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原蛋白與皮膚損傷修復(fù)過(guò)程和修復(fù)質(zhì)量緊密相關(guān)，工業(yè)化生產(chǎn)中也以Ⅰ型及Ⅲ型膠原為主。膠原蛋白具備多種生物特性，關(guān)鍵在于特有的三螺旋結(jié)構(gòu)。膠原蛋白特有的三重螺旋結(jié)構(gòu)，大分子排列形成纖維互相交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了物理支架特征及生理調(diào)價(jià)功能的基礎(chǔ)。膠原蛋白作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要組分，不僅起到物理的支架結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可通過(guò)細(xì)胞外基質(zhì)受體分子與細(xì)胞間實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，參與調(diào)控細(xì)胞的行為。在生理調(diào)節(jié)功能方面，膠原蛋白的作用包括防治骨關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松癥，改善皮膚水分、膚質(zhì)和抗老化，抗過(guò)敏、免疫等方面，保護(hù)胃粘膜以及抗?jié)冏饔?，抑制血壓上升作用，特殊氨基酸具有防癌等功效。膠原蛋白兼具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及生理調(diào)節(jié)功能。膠原蛋白含有鉀、鈉、鈣、鎂等元素，同時(shí)含有硒、鍶等微量元素，當(dāng)人體氨基酸運(yùn)輸系統(tǒng)功能出現(xiàn)障礙時(shí)，對(duì)寡肽吸收效果更好，膠原蛋白可起到補(bǔ)充人體營(yíng)養(yǎng)的作用。生理調(diào)節(jié)功能方面，膠原蛋白可防治骨關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松癥，改善皮膚水分、膚質(zhì)和抗老化，抗過(guò)敏、免疫作用，保護(hù)胃粘膜以及抗?jié)冏饔?，抑制血壓上升作用，特殊氨基酸具有防癌功效?.動(dòng)物源VS基因工程，全鏈條生產(chǎn)工藝流程對(duì)比膠原蛋白國(guó)內(nèi)發(fā)展不足30年，未來(lái)資本將助推行業(yè)發(fā)展。海外對(duì)膠原蛋白的研究領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，1958年從牛皮膚提取膠原蛋白，60年代去除氨基酸和羧基末端的尾肽片段，70年開(kāi)始臨床應(yīng)用，1981年牛膠原蛋白真皮注射劑獲得FDA論證。國(guó)內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)情況來(lái)看，中國(guó)臺(tái)灣領(lǐng)先的膠原蛋白企業(yè)雙美1995年開(kāi)始研發(fā)膠原蛋白，巨子旗下的范代娣團(tuán)隊(duì)在2003年采用PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）擴(kuò)增、重組轉(zhuǎn)化、高密度發(fā)酵培養(yǎng)，得到首個(gè)國(guó)人自主研發(fā)的類人膠原蛋白。重組膠原蛋白領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化，大多數(shù)國(guó)家仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，國(guó)內(nèi)整體研發(fā)水平領(lǐng)先于海外。21世紀(jì)，膠原逐漸被應(yīng)用于組織工程及組織醫(yī)學(xué)，后拓展至干細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞培養(yǎng)、藥物控釋和醫(yī)美等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用逐漸增加，創(chuàng)爾、錦波、巨子、雙美等公司取得多個(gè)醫(yī)療器械注冊(cè)證。創(chuàng)爾生物和錦波生物分別在2014、2015年新三板掛牌，當(dāng)前擬IPO上市，巨子生物也有上市計(jì)劃，未來(lái)將通過(guò)資本市場(chǎng)助推膠原蛋白發(fā)展。目前主流的提取方法分為動(dòng)物源提取及基因工程提取膠原蛋白。銀耳、桃膠等含有植物膠原蛋白的食物，本質(zhì)上為多糖，膠原蛋白的來(lái)源主要來(lái)自于動(dòng)物以及重組人源膠原。動(dòng)物源提取膠原蛋白的工藝較為成熟，門檻和成本較低，提取物活性較高，但會(huì)有提取物帶有免疫性及病毒性等問(wèn)題，基因工程可有效對(duì)動(dòng)物源提取的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，但國(guó)內(nèi)對(duì)該種方法的研究尚處于早期階段，基因工程得到的膠原蛋白與動(dòng)物源仍存在一定差距，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用仍需時(shí)日。政策出臺(tái)限制膠原蛋白命名，推動(dòng)行業(yè)規(guī)范發(fā)展。國(guó)家藥監(jiān)局2021年3月發(fā)布的《關(guān)于發(fā)布重組膠原蛋白生物材料命名指導(dǎo)原則的通告》中指出，重組膠原蛋白生物材料名稱由核心詞和特征詞組成，按“特征詞（如有）+核心詞（A+B）”結(jié)構(gòu)編制，核心詞A按照氨基酸序列片段劃分為重組人膠原蛋白、重組人源化膠原蛋白及重組類膠原蛋白三類，特征詞為Ⅰ型、Ⅲ型、其他或缺省，2021年年內(nèi)推出兩項(xiàng)膠原蛋白專項(xiàng)政策，厘清行業(yè)發(fā)展。同時(shí)，行業(yè)內(nèi)多以重組人源化膠原蛋白為主，生產(chǎn)的膠原類型以Ⅰ型及Ⅲ型為主。2.1.動(dòng)物源提?。汗に嚦墒臁⒒钚愿?，但存免疫性及病毒性創(chuàng)爾生物通過(guò)動(dòng)物源提取膠原蛋白，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，用動(dòng)物源提取膠原蛋白面臨免疫性和病毒性兩大問(wèn)題。（1）免疫性：動(dòng)物體內(nèi)和人體內(nèi)的膠原蛋白氨基酸序列不同，需通過(guò)增加工藝以降低產(chǎn)品的免疫原性，避免人體產(chǎn)生組織排異性；（2）病毒性：動(dòng)物來(lái)源的膠原蛋白大多為混合物，生產(chǎn)時(shí)需要排除瘋牛病、口蹄疫等人畜共患病毒，組織內(nèi)的膠原蛋白形成了剛性結(jié)構(gòu)纖維，操作時(shí)易引起分子鏈斷裂，導(dǎo)致三螺旋結(jié)構(gòu)斷裂及喪失生物活性。通過(guò)動(dòng)物源提取膠原蛋白的流程為：動(dòng)物相應(yīng)的部位→去脂→切片→清洗→消毒→粉碎→反應(yīng)→過(guò)濾→純化→得到膠原原液，而用動(dòng)物源提取膠原蛋白技術(shù)上的難點(diǎn)在于滅菌、病毒滅活、免疫原清除、提純、規(guī)?；a(chǎn)等環(huán)節(jié)。2.1.1.提取環(huán)節(jié)：來(lái)源及生產(chǎn)工藝多樣，已形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)膠原蛋白提取從陸生哺乳動(dòng)物→水產(chǎn)品→農(nóng)產(chǎn)品。膠原蛋白通常是從陸生哺乳動(dòng)物中提取，豬和牛的皮、骨頭是膠原蛋白的主要來(lái)源，考慮到哺乳動(dòng)物有口蹄疫、瘋牛病的風(fēng)險(xiǎn)，人們開(kāi)始采用魚鱗、魚骨、魚皮作為制備膠原蛋白的原料。水產(chǎn)品加工副產(chǎn)物約30%為魚皮和魚骨，其具有高膠原蛋白且更安全的特性，另外，產(chǎn)業(yè)開(kāi)始研究從雞蛋膜、雞皮、牛蛙皮及兔肉等加工副產(chǎn)物中提取膠原蛋白。養(yǎng)殖基地資質(zhì)決定原料品質(zhì)，安全性無(wú)需過(guò)分擔(dān)憂。消費(fèi)者的一個(gè)誤區(qū)在于，從哺乳動(dòng)物中提取膠原蛋白會(huì)有口蹄疫及瘋牛病風(fēng)險(xiǎn)，近?；蝠B(yǎng)殖魚類受到不同程度的污染。實(shí)際上，原料養(yǎng)殖基地和養(yǎng)殖過(guò)程控制較好，2018年6月國(guó)家衛(wèi)健委及國(guó)家市監(jiān)局聯(lián)合發(fā)布的《膠原蛋白肽》中，要求原料需要由屠宰場(chǎng)、肉聯(lián)廠、罐頭廠、菜市場(chǎng)提供的經(jīng)檢疫合格的新鮮動(dòng)物的器官，原料安全受到保證，品質(zhì)好壞則取決于原料養(yǎng)殖基地的資質(zhì)。以長(zhǎng)春博泰為例，其宣稱選用長(zhǎng)白山天然牧場(chǎng)延邊黃牛胎牛皮，各項(xiàng)指標(biāo)全程監(jiān)控，可得到99.99%超高純度牛膠原。我們認(rèn)為，上游原材料產(chǎn)能略受限制，對(duì)上游形成嚴(yán)監(jiān)管，同時(shí)隨著膠原蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域增加，未來(lái)行業(yè)需求將增長(zhǎng)，更為考驗(yàn)生產(chǎn)廠商與原料商的合作關(guān)系。動(dòng)物源提取方式多樣，酸法及酶法已形成產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。動(dòng)物源膠原蛋白可通過(guò)酸法提取、堿法提取、酶解法提取、中性鹽法提取及熱水法提取，同時(shí)也可通過(guò)復(fù)合法進(jìn)行提取，例如酸酶復(fù)合法、酸與熱水復(fù)合法等，復(fù)合使用起到改良提取效果的目的。酸法及酶法已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化的運(yùn)用，酸法提取即將膠原蛋白置于酸性介質(zhì)中以溶解膠原蛋白，通過(guò)鹽析、透析等步驟得到酸溶性膠原蛋白，可以得到完整的三螺旋結(jié)構(gòu)并保持膠原蛋白的生物學(xué)特性，成本低、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，但酸法提取的效率較低，且保留膠原的端肽，存在高免疫原風(fēng)險(xiǎn)。酶法提取則用蛋白酶切除膠原蛋白的非螺旋端肽，可使用的胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶等，保持完整的三螺旋結(jié)構(gòu)，酶法提取具有安全性高、純度高、理化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，提取廣泛用于生物學(xué)材料。酶具有專屬性，膠原對(duì)膠原酶以外的蛋白酶有抵抗作用，酶法提取可得到專屬的膠原蛋白，實(shí)驗(yàn)的提取率可達(dá)97.7%，通過(guò)多種酶混合提取可得到多重功能的膠原蛋白，通過(guò)蛋白酶可切除、消化膠原的端肽，降低免疫原性，但各種酶解條件的控制，極大的影響所制備膠原的結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性、提取的得率等方面。2.1.2.免疫原清除：應(yīng)用核心風(fēng)險(xiǎn)，原材料控制疊加端肽清除有效控制原材料溯源，嚴(yán)格控制防止病毒性問(wèn)題。我們?cè)谇拔闹刑岬接脛?dòng)物源提取膠原蛋白面臨免疫性和病毒性兩大問(wèn)題，成為動(dòng)物提取的難點(diǎn)。我們認(rèn)為工藝技術(shù)已經(jīng)逐漸克服這兩大困擾，原料按照藥品規(guī)則進(jìn)行管理規(guī)范，生產(chǎn)過(guò)程中要求用于藥品的原材料能夠溯源，牛或者豬出生至屠宰期間需要有全部的飼養(yǎng)記錄和用藥記錄。原材料端嚴(yán)格控制，可有效避免瘋牛病、口蹄疫等人畜共患疾病的發(fā)生。免疫原性有多種清除方法，端肽去除后的膠原純度較高，有效規(guī)避免疫原性風(fēng)險(xiǎn)。免疫原性清除有多重方法，包括脫細(xì)胞和細(xì)胞抗原；去除雜質(zhì)，如變性的雜蛋白或非目標(biāo)蛋白；交聯(lián)處理以對(duì)材料的抗原表位進(jìn)行封閉；脫脂及去除外源微生物、低溫冷凍處理、脂多糖的清除等，并且不同組織來(lái)源材料的清除方法有所不同。以端肽去除免疫性進(jìn)行舉例，我們需再次回顧膠原蛋白的結(jié)構(gòu)，以I型膠原蛋白為例，I型膠原蛋白的Gly-X-Y重復(fù)序列兩側(cè)，存在由C端、N端的2個(gè)前肽形成的非螺旋結(jié)構(gòu)，也即免疫原主要分布區(qū)域，在膠原提取過(guò)程中通過(guò)水解或是在蛋白酶的作用下，可將端肽剪切去除使其失活，制備去端肽Ⅰ型膠原蛋白，降低其免疫原性。實(shí)驗(yàn)通過(guò)酶切、鹽析、透析工藝制備的去端肽Ⅰ型膠原蛋白，純度較高，膠原中一些潛在的免疫原性物質(zhì)，如核酸、蛋白、多糖、脂質(zhì)、α-Gal抗原和其他小分子物質(zhì)等，仍然可能引起免疫應(yīng)答但影響有限，通過(guò)端肽去除可基本規(guī)避天然膠原蛋白的免疫原性根源，有效控制風(fēng)險(xiǎn)。2.1.3.分離提純：先看目的、再看蛋白質(zhì)特征，影響產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用分離提純步驟重要性幾何？蛋白質(zhì)在經(jīng)過(guò)蛋白酶酶解過(guò)后，會(huì)得到多肽、多種氨基酸、小分子蛋白等復(fù)雜的混合物，需要通過(guò)分離純化技術(shù)得到高純度或高活性的抗氧化多肽制品。在分離純化之前，首先需要了解分離純化的目的，產(chǎn)品純度和總回收率兩者難以兼顧，科研工作中優(yōu)先前者而生產(chǎn)中注重高回收率。另外，還需要了解目的蛋白的分子量、等電點(diǎn)、溶解性及穩(wěn)定性等基本性質(zhì)，提取過(guò)程中需要保證蛋白質(zhì)組成成分、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和生物活性不發(fā)生改變。膠原的純度影響下游端的應(yīng)用及安全性，成為衡量膠原蛋白制備工藝中的核心指標(biāo)之一。分離提純有哪些方法？根據(jù)蛋白質(zhì)特征進(jìn)行差異化提純。根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小不同、溶解度不同（pH值、離子強(qiáng)度、介電常數(shù)和溫度等）、酸堿性質(zhì)不同和親和力不同，對(duì)提純方法進(jìn)行劃分，可分為透析、超濾、離心和凝膠過(guò)濾、等電點(diǎn)沉淀和pH值調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)的鹽溶和鹽析、有機(jī)溶劑法、雙水相萃取法、反膠團(tuán)萃取法、電泳和離子交換層析等方法。分離純化過(guò)程中的技術(shù)參數(shù)影響產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用及生產(chǎn)成本。透析的孔徑、溫度、酶的比例等各類技術(shù)參數(shù)和反應(yīng)條件影響了動(dòng)物源膠原蛋白的規(guī)?；a(chǎn)，技術(shù)參數(shù)的改變可影響提取工藝的回收率，前文所說(shuō)提純過(guò)程講究純度及回收率的平衡，二者難以兼得，純度影響了膠原蛋白的應(yīng)用及安全性，而回收率則決定了工業(yè)生產(chǎn)的成本。目前動(dòng)物源生產(chǎn)過(guò)程中，行業(yè)內(nèi)多采用半自動(dòng)化工藝，而從基因工程制備的過(guò)程中，同樣面臨分離純化成本高昂的桎梏，成為規(guī)?；a(chǎn)的限制因素，預(yù)計(jì)隨著行業(yè)進(jìn)步帶動(dòng)半自動(dòng)化生產(chǎn)向全自動(dòng)化的發(fā)展，成本有邊際下降空間。2.2.基因工程源提?。荷飳W(xué)特點(diǎn)優(yōu)良，技術(shù)尚處于培育期重組膠原蛋白有效彌補(bǔ)動(dòng)物源膠原蛋白不足，生物學(xué)特點(diǎn)較好。通過(guò)動(dòng)物源提取的膠原蛋白會(huì)存在免疫性和病毒性兩大問(wèn)題，在操作環(huán)節(jié)提出了更高的要求，基于此，學(xué)者開(kāi)始通過(guò)基因工程技術(shù)進(jìn)行膠原蛋白的提取?；蚬こ躺a(chǎn)的重組人源膠原蛋白，是將人體膠原蛋白基因進(jìn)行特定序列設(shè)計(jì)、酶切和拼接、連接載體后轉(zhuǎn)入工程細(xì)胞，通過(guò)發(fā)酵表達(dá)生產(chǎn)的膠原蛋白及其類似物的技術(shù)。目前已有多種通過(guò)基因工程生產(chǎn)重組人源性膠原蛋白的方法，各方法全面涉及到大腸桿菌、酵母、昆蟲細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因作物等不同表達(dá)體系。基因工程提取的膠原蛋白具有安全性好、重現(xiàn)性好、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，解決動(dòng)物源的安全隱患問(wèn)題，同時(shí)也改善了親水性、免疫排異性等性能。通過(guò)基因工程提取膠原蛋白的流程為：獲取目的基因及質(zhì)粒構(gòu)建和擴(kuò)增→菌種培養(yǎng)→種子培養(yǎng)→發(fā)酵生產(chǎn)→分離→均質(zhì)→分離→純化→重組膠原蛋白等步驟，而用基因工程提取膠原蛋白技術(shù)上的難點(diǎn)在于獲取目的基因及質(zhì)粒構(gòu)建和擴(kuò)增

（即基因片段的選擇及三螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建）、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、蛋白純化等環(huán)節(jié)。2.2.1.蛋白序列及表達(dá)體系多樣化重組蛋白，上游環(huán)節(jié)制造成本高昂明確目的基因?yàn)榈谝灰x，基因重組膠原僅選擇片段而非完整結(jié)構(gòu)?；钚阅z原是由三條肽鏈由共價(jià)鍵、氫鍵聯(lián)結(jié)在一起并且三股螺旋結(jié)構(gòu)保持完整，分子量約為300kDa，分子量較大。通過(guò)基因重組獲得膠原蛋白首先需要明確目的基因，一般可通過(guò)第三方進(jìn)行合成或者購(gòu)買。目的基因含有目標(biāo)重組蛋白的基因序列，決定蛋白的氨基酸序列，蛋白的基因序列由政府科研機(jī)構(gòu)免費(fèi)向公眾提供。因而，重組蛋白的基因序列較易獲得，而選擇哪個(gè)片段進(jìn)行重組則影響后續(xù)工藝流程及下游應(yīng)用。根據(jù)氨基酸序列長(zhǎng)度，將重組膠原蛋白可分為重組人膠原蛋白、重組人源化膠原蛋白、重組類膠原蛋白，工業(yè)生產(chǎn)中多以部分氨基酸序列的重組人源化膠原蛋白為主；丸美通過(guò)Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白1:1重組，再用C-Pro環(huán)穩(wěn)定加固，研發(fā)出“I鏈Ⅲ+C”嵌合型全人源膠原蛋白，氨基酸序列與人體自身膠原蛋白序列100%一致。每一種蛋白產(chǎn)品均由不同的序列組成，細(xì)胞轉(zhuǎn)染是將表達(dá)特殊序列重組蛋白對(duì)應(yīng)的基因序列轉(zhuǎn)染到細(xì)胞的過(guò)程。不同產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，需將不同的基因序列轉(zhuǎn)染進(jìn)入細(xì)胞，從而生產(chǎn)出不同的重組蛋白。表達(dá)載體自身帶有重組蛋白表達(dá)的關(guān)鍵分子原件，支持在細(xì)胞中進(jìn)行目的蛋白表達(dá)。隨后，將表達(dá)載體和轉(zhuǎn)染試劑以一定比例混合，加入到細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染試劑與表達(dá)載體形成復(fù)合物，協(xié)助表達(dá)載體進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)行后續(xù)的蛋白表達(dá)。因?yàn)榈鞍仔蛄?、表達(dá)體系及輔助元件的不同，帶來(lái)了重組蛋白的種類多樣化和功效專一性，國(guó)內(nèi)重組蛋白生物制劑領(lǐng)先企業(yè)義翹神州共有超過(guò)6000種重組蛋白，包括超過(guò)3,800種人源細(xì)胞表達(dá)重組蛋白，百普賽斯重組蛋白種類1,700多種，并且公司會(huì)根據(jù)客戶對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)。膠原蛋白為人體內(nèi)功能性蛋白的一種，占到人體蛋白質(zhì)總量的25%-30%，其擁有特殊的結(jié)構(gòu)以及不同表達(dá)體系，預(yù)計(jì)重組膠原蛋白的種類較多。重組蛋白的生產(chǎn)流程或有一定借鑒意義，義翹神州披露重組膠原生產(chǎn)中，細(xì)胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)染環(huán)節(jié)消耗的原材料占比約58%，預(yù)計(jì)在重組膠原蛋白的生產(chǎn)中，上游蛋白序列選取、表達(dá)體系選擇、細(xì)胞培養(yǎng)及細(xì)胞轉(zhuǎn)染等環(huán)節(jié)為生產(chǎn)主要成本。2.2.2.提取及提純環(huán)節(jié)：大腸桿菌及酵母成為首選生產(chǎn)菌種，另需提純環(huán)節(jié)基因工程提取膠原蛋白有五大表達(dá)體系。學(xué)者通過(guò)利用基因工程技術(shù)來(lái)避免動(dòng)物來(lái)源病毒的風(fēng)險(xiǎn)，常見(jiàn)的有五大表達(dá)體系：原核細(xì)菌蛋白表達(dá)系統(tǒng)（大腸桿菌等）、真核酵母蛋白表達(dá)系統(tǒng)（畢氏酵母/釀酒酵母等）、真核昆蟲細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)（被桿狀病毒感染的昆蟲細(xì)胞等）、真核哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)（CHO細(xì)胞、HEK293細(xì)胞等）、植物表達(dá)體系（煙草、番茄等）。不同的表達(dá)體系得到的重組蛋白活性、復(fù)雜程度及表達(dá)率存在差異，常根據(jù)下游應(yīng)用及生產(chǎn)需要選擇相應(yīng)的表達(dá)體系。膠原的三螺旋結(jié)構(gòu)高度依賴脯氨酸羥化酶。膠原蛋白的活性與三螺旋結(jié)構(gòu)高度相關(guān)，最重要的是三條α鏈之間的氫鍵，羥脯氨酸的羥基幫助氫鍵形成并且提升膠原蛋白親水性，但其是膠原蛋白原始序列中的脯氨酸在脯氨酸羥化酶作用下形成的，屬于翻譯后的修飾結(jié)果，而非原始編碼。脯氨酸羥化酶的影響在于，在大腸桿菌及酵母中表達(dá)，通過(guò)基因工程得到的膠原蛋白，即使被高效轉(zhuǎn)錄和翻譯，生成的肽鏈缺少羥脯氨酸，影響了膠原蛋白的三螺旋結(jié)構(gòu)形成及應(yīng)用功能，尤其是親水性、生物活性、理化特征等，因而通過(guò)大腸桿菌/酵母表達(dá)得到的膠原蛋白與天然膠原蛋白存在差異?？紤]到昆蟲細(xì)胞及哺乳動(dòng)物細(xì)胞得到的膠原蛋白與天然蛋白結(jié)構(gòu)相似度高，但考慮其高成本、長(zhǎng)周期等缺陷，難以滿足產(chǎn)業(yè)化需求；而大腸桿菌及酵母雖有空間結(jié)構(gòu)不一致的缺陷，但其具有成本低、周期短、技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，成為了基因重組工業(yè)化生產(chǎn)的首選表達(dá)方式。大腸桿菌/酵母低成本但結(jié)構(gòu)不一致，昆蟲細(xì)胞/哺乳細(xì)胞結(jié)構(gòu)相同但成本高昂，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)成本的博弈構(gòu)成了基因工程膠原蛋白產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的難點(diǎn)，也成為各家廠商所亟待解決的問(wèn)題?？紤]到動(dòng)物源提取的膠原蛋白具有病毒性及免疫性，而從動(dòng)植物表達(dá)重組膠原蛋白的成本高、培養(yǎng)難度大、表達(dá)量較低，當(dāng)前處于實(shí)驗(yàn)室階段，微生物發(fā)酵技術(shù)則以大腸桿菌和酵母為主，通過(guò)對(duì)這兩種表達(dá)體系的發(fā)酵調(diào)控進(jìn)行梳理，可以挖掘基因工程獲取膠原蛋白的難點(diǎn)。大腸桿菌：PH值、溫度、溶解氧、葡萄糖和氮是影響重組膠原蛋白表達(dá)量及菌體生長(zhǎng)的重要因素，過(guò)高或過(guò)低均不利于發(fā)酵產(chǎn)物的表達(dá)，需選擇合適的生長(zhǎng)條件。乙酸是大腸桿菌發(fā)酵過(guò)程的副產(chǎn)物，會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和膠原蛋白生成，乙酸的濃度與葡萄糖濃度相關(guān)，乙酸去除過(guò)程伴隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，可通過(guò)大腸桿菌同化乙酸來(lái)控制乙酸含量。二氧化碳對(duì)微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和生產(chǎn)會(huì)有抑制或促進(jìn)作用，與溶解氧相關(guān)，二氧化碳的濃度以及注入時(shí)段均影響著發(fā)酵產(chǎn)物的表達(dá)以及菌體的生長(zhǎng)。分離提純過(guò)程中，重組蛋白在胞內(nèi)表達(dá)，需要將細(xì)胞破碎使胞內(nèi)物質(zhì)釋放，再進(jìn)行上清液的處理。酵母：酵母具有強(qiáng)好氧生長(zhǎng)偏愛(ài)性，可進(jìn)行細(xì)胞高密度培養(yǎng)，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，發(fā)酵產(chǎn)物無(wú)毒副作用，純化過(guò)程較為方便。與大腸桿菌發(fā)酵不同的是，甲醇流加不足或過(guò)量都會(huì)影響到畢赤酵母表達(dá)外源蛋白的水平，因此控制甲醇流加是提高外源蛋白表達(dá)量。另外，溫度、pH和溶解氧等因素均影響膠原蛋白的表達(dá)量及菌體濃度。分離純化過(guò)程中，重組膠原蛋白可能是胞內(nèi)表達(dá)或者是分泌表達(dá)，分泌表達(dá)時(shí)目的蛋白存在于發(fā)酵液中，可直接對(duì)發(fā)酵液上清進(jìn)行處理。重組膠原由細(xì)胞表達(dá)和分泌得來(lái)，不同的工藝和技術(shù)參數(shù)下，單位培養(yǎng)體積產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量可能有較大差異。通過(guò)大腸桿菌及酵母提取重組膠原蛋白后，分離提純環(huán)節(jié)必不可少，該環(huán)節(jié)與動(dòng)物源提取的方式基本一致，參考重組蛋白的上清收集、膠原純化及檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本占比達(dá)40%，預(yù)計(jì)重組膠原蛋白的分離提純過(guò)程中的成本占比整體較高。2.3.動(dòng)物源提取VS基因工程提取，應(yīng)用端孰優(yōu)孰劣？動(dòng)物源VS重組膠原蛋白：理化性質(zhì)差別明顯，應(yīng)用端難以直接區(qū)分優(yōu)劣。（1）結(jié)構(gòu)上，動(dòng)物源膠原有完整三螺旋結(jié)構(gòu)，基因工程制備的多為單肽鏈的小分子多肽。結(jié)構(gòu)的差異也導(dǎo)致了生物活性的差異，天然膠原因其三螺旋結(jié)構(gòu)而具有生物活性，基因工程制備過(guò)程中條件不同會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)和活性的重組膠原蛋白。（2）pH值不同：動(dòng)物源膠原偏酸性，溶解的pH值在4.5-5.5之間；基因工程膠原溶劑的pH值處于6-7，重組膠原容易在中性液體中溶解。（3）變性溫度不同：

天然膠原變性溫度是39.5℃，在高于這個(gè)溫度的情況下性能呈指數(shù)級(jí)下降，受到溫度和酸堿變化而馬上降解為明膠，失去生物學(xué)功效；基因工程膠原變形溫度為72℃左右，更適用于高光水乳和醫(yī)美應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。（4）純度不同：動(dòng)物源膠原成分復(fù)雜，提純較難；重組膠原蛋白成分固定，純度可達(dá)95%。（5）粘性不同：

動(dòng)物膠原在相同的2-3mg/ml的濃度下，粘性比基因工程制備的膠原大，不利于3D打印技術(shù)應(yīng)用。（6）應(yīng)用性質(zhì)不同：重組膠原蛋白比動(dòng)物源膠原蛋白安全性更高、致敏性更低、保濕性更強(qiáng)、且與人體具有較高的親和性。整體來(lái)看，應(yīng)用端的差異并無(wú)直接結(jié)論，往往需要結(jié)合多個(gè)維度進(jìn)行判斷，例如分子結(jié)構(gòu)、生物活性、安全性、保濕度等方面進(jìn)行綜合比較。2.3.1.生物醫(yī)藥：應(yīng)用場(chǎng)景多元化，動(dòng)物源膠原優(yōu)勢(shì)明顯膠原在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，動(dòng)物源更優(yōu)。膠原具有特殊的三螺旋結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了其理化特性和生物學(xué)活性的基礎(chǔ)，生物來(lái)源特性和同類膠原在種屬之間的相似性決定了膠原有較好的生物相容性，膠原具備了高拉伸強(qiáng)度、生物降解性能、低抗原活性、低刺激性、低細(xì)胞毒性以及作為人工器官骨架或創(chuàng)傷敷料時(shí)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、促進(jìn)細(xì)胞粘附、與新生細(xì)胞和組織協(xié)同修復(fù)創(chuàng)傷等特性。目前存在不少相應(yīng)產(chǎn)品，且海外品牌占據(jù)主導(dǎo)。產(chǎn)品來(lái)看，海外產(chǎn)品相對(duì)較多，例如Avicone的Avitene局部止血?jiǎng)?、夏爾再生醫(yī)學(xué)公司的Dermagraft人工皮膚等等，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品有創(chuàng)?？怠⒖杉窗?、菲克雪濃、倍菱等，應(yīng)用領(lǐng)域較窄且處于醫(yī)療領(lǐng)域中低端產(chǎn)品，膠原蛋白中高端應(yīng)用中基本由海外品牌占據(jù)主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)在生產(chǎn)膠原蛋白醫(yī)療產(chǎn)品的領(lǐng)域中仍具有較大的發(fā)展空間。2.3.2.美容護(hù)膚：醫(yī)美+護(hù)膚兩大場(chǎng)景，性價(jià)比角度略有分化內(nèi)源性及外源性導(dǎo)致皮膚老化，光為核心因素。皮膚老化主要表現(xiàn)為皮膚粗糙、干燥、松弛、缺乏彈性、皺紋、色澤暗淡等癥狀，內(nèi)源性因素：遺傳、代謝產(chǎn)物損害、神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌失調(diào)等，影響機(jī)制較復(fù)雜；外源性因素：日曬、環(huán)境污染等，最主要的是光中紫外線（UV）輻射對(duì)皮膚的影響。UV占太陽(yáng)光的13%，UV輻射主要包括三個(gè)波長(zhǎng)范圍：長(zhǎng)波紫外線（UVA）、中波紫外線（UVB）和短波紫外線（UVC）。其中，具有很強(qiáng)的穿透力的UVA（320~400nm）有大約98%能穿透云層和臭氧層到達(dá)地球表面；具有中等穿透力的UVB（280~320nm）大部分會(huì)被臭氧層所吸收，只有約2%能到達(dá)地球表面；穿透能力最弱的UVC

（100~280nm）幾乎被臭氧層完全吸收，因此穿過(guò)臭氧層到達(dá)地面的UV主要是UVA和UVB。人體皮膚主要分為表皮和真皮兩層，皮膚表皮層及真皮淺層的損傷病變主要由UVB引起，UVB的波長(zhǎng)多被角質(zhì)形成細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和DNA所吸收而引起DNA損傷；穿透力較強(qiáng)的UVA不僅易穿透人體皮膚基底層引發(fā)表皮基底細(xì)胞的損傷，還會(huì)影響真皮全層。膠原蛋白與皮膚老化密切相關(guān)，且隨著年齡增長(zhǎng)逐漸流失。皮膚老化往往是膠原蛋白的流失。例如，內(nèi)源性：雌激素的缺失引起集中富含亮氨酸的小分子量蛋白和蛋白多糖表達(dá)量減少，從而減少對(duì)膠原免被膠原酶降解的保護(hù)，導(dǎo)致皮膚老化。外源性：UV輻射可以誘導(dǎo)活性氧類（ROS）的大量產(chǎn)生，它通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路刺激基質(zhì)金屬蛋白（MMPs）的表達(dá)，導(dǎo)致組織分化增殖和損傷炎癥過(guò)程的異常調(diào)控,促進(jìn)膠原蛋白的降解,使皮膚膠原修復(fù)能力下降，并使膠原纖維和彈性纖維減少、膠原合成降低、異常彈性纖維沉積、細(xì)胞外基質(zhì)消失，從而導(dǎo)致皮膚光老化的發(fā)生。以上兩種說(shuō)法都解釋了膠原蛋白的流失會(huì)使皮膚出現(xiàn)粗糙、松弛、下垂、色斑和皺紋增多等老化癥狀。創(chuàng)爾生物招股說(shuō)明書數(shù)據(jù)顯示，20歲后皮膚厚度每10年膠原蛋白降低7%。醫(yī)美領(lǐng)域應(yīng)用：動(dòng)物源膠原蛋白領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯。注射填充劑方面，膠原蛋白起到物理填充作用，還可誘導(dǎo)宿主細(xì)胞和毛細(xì)血管向注射的膠原內(nèi)遷移，促進(jìn)填充部位膠原蛋白再生，對(duì)于去黑眼圈、去淚溝等效果自然。目前重組技術(shù)還未足夠成熟且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)重組膠原蛋白的廠家不多，且膠原蛋白植入劑取得三類醫(yī)療器械僅中國(guó)臺(tái)灣雙美、長(zhǎng)春博泰及荷蘭漢福，動(dòng)物源膠原蛋白的應(yīng)用更早、更廣。但由于從動(dòng)物組織中提取的膠原蛋白存在病毒隱患的致命缺點(diǎn)，而重組膠原蛋白克服了此缺點(diǎn)，且重組膠原蛋白是由人體膠原蛋白基因構(gòu)建的，其進(jìn)入人體后帶來(lái)的免疫排異反應(yīng)與來(lái)自動(dòng)物組織的膠原蛋白相比大大減少，未來(lái)重組技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展有望推進(jìn)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)化，打開(kāi)更多醫(yī)美領(lǐng)域應(yīng)用的空間。護(hù)膚品應(yīng)用：根據(jù)特定需求而有所分化。護(hù)膚品領(lǐng)域應(yīng)用的形式以敷料為主。應(yīng)用場(chǎng)景：（1）有創(chuàng)傷的情況，動(dòng)物源膠原蛋白優(yōu)于重組膠原蛋白，原因在于動(dòng)物源膠原蛋白具備更好的生物活性和修復(fù)力，天然膠原因其三重螺旋結(jié)構(gòu)而具備特有的活性，大量羥基使其具有良好保濕作用和修復(fù)力；而重組膠原蛋白因結(jié)構(gòu)而異，無(wú)三螺旋結(jié)構(gòu)的相對(duì)修復(fù)功能弱。（2）無(wú)創(chuàng)傷時(shí)作為日常的護(hù)膚品，二者作用相同，僅為保濕和營(yíng)養(yǎng)功效，基因工程因其成本較低具有更高的性價(jià)比，使用重組膠原產(chǎn)品后7-28天皮膚角質(zhì)層含水量明顯提高。廣泛分布于皮膚的膠原蛋白有I型和Ⅲ型，I型是粗蛋白，起支撐作用；Ⅲ型是細(xì)蛋白，可以使皮膚變得柔嫩，且能促進(jìn)傷口愈合和減輕瘢痕，適合應(yīng)用于護(hù)膚品領(lǐng)域，但難以通過(guò)動(dòng)物源材料提取量產(chǎn)，基因工程菌表達(dá)效率較高，故基因工程提?、笮湍z原蛋白在日常護(hù)膚品領(lǐng)域會(huì)優(yōu)于動(dòng)物源提取膠原蛋白。根據(jù)創(chuàng)爾生物招股說(shuō)明書，2019年醫(yī)用敷料市場(chǎng)中，敷爾佳、可孚的產(chǎn)品主要成分是玻尿酸，創(chuàng)?？诞a(chǎn)品主要成分是動(dòng)物源提取的膠原蛋白，可復(fù)美產(chǎn)品主要成分則為類人膠原蛋白。2.3.3.食用：膠原有治療和營(yíng)養(yǎng)功效，性價(jià)比看基因工程占優(yōu)膠原蛋白具有治療和營(yíng)養(yǎng)功效。作為保健品：（1）膠原蛋白作為低熱量、無(wú)脂肪、不含糖的良質(zhì)動(dòng)物性蛋白質(zhì)，提供給人體必須的微量元素，還可加速血紅蛋白和紅細(xì)胞生成，預(yù)防其他慢性病的發(fā)生。（2）膠原蛋白能夠增加骨骼的韌性；

富含羥脯胺酸的膠原蛋白在鈣的吸收方面發(fā)揮一定的作用。（3）膠原蛋白在腸胃被吸收后，可以加快腸胃的蠕動(dòng)，改善消化和吸收；且可以作為腸道內(nèi)微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，調(diào)節(jié)腸道內(nèi)的益生菌。（4）食用膠原蛋白能為體內(nèi)膠原蛋白的合成提供氨基酸原料，有利于皮膚保持彈性和硬度。作為食品添加劑：膠原蛋白可提升肉質(zhì)的水性和柔軟度、增加乳制品中的蛋白質(zhì)含量和增加奶制品的穩(wěn)定程度、改善焙烤食品的起泡性和乳化性，故常應(yīng)用于火腿腸等肉制品、奶制品和糖果焙烤食品方面。絕大部分膠原蛋白經(jīng)食用會(huì)被吸收利用。膠原蛋白在胃蛋白酶（胃部）、胰蛋白酶和糜蛋白酶（腸道）等非特異性蛋白酶的作用下，斷裂分解成一些分子量更小的多肽，后進(jìn)一步水解成寡肽和游離氨基酸，被機(jī)體吸收利用進(jìn)入血液循環(huán)，再運(yùn)送到身體其他部位被利用，繼而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。動(dòng)物試驗(yàn)和人體研究均證明，口服膠原蛋白12h后，95%以上的膠原蛋白已被吸收利用，且相當(dāng)一部分的膠原蛋白是以寡肽的形式吸收的，而非單純的游離氨基酸。相對(duì)分子質(zhì)量<1kDa的膠原蛋白無(wú)需分解可被人體直接吸收，而目前市面上的膠原蛋白產(chǎn)品，其相對(duì)分子質(zhì)量均在3kDa以下，部分產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量甚至低于1kDa，如FANCL公司的高含量三肽的膠原蛋白產(chǎn)品Gly-Pro-Hyp，膠原蛋白產(chǎn)品均可在胃和腸道中被消化吸收?；蚬こ讨苽淠z原蛋白在食用領(lǐng)域中性價(jià)比更高。根據(jù)前面膠原蛋白消化過(guò)程的解釋，無(wú)論是否具備三螺旋結(jié)構(gòu)的膠原蛋白經(jīng)過(guò)胃和腸道后都會(huì)被消化降解為寡肽和游離氨基酸，故食用領(lǐng)域?qū)δz原蛋白的活性要求不高。動(dòng)物源膠原需水解成明膠后方可作為食品級(jí)原料，但活性膠原生產(chǎn)成本高于基因工程的生產(chǎn)成本，因此在食品這種略低端的應(yīng)用中，基因工程制備膠原蛋白性價(jià)比更高。3.多措并舉引領(lǐng)行業(yè)規(guī)范發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)嚴(yán)格劃分3.1.多措并舉引領(lǐng)膠原蛋白行業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化政策監(jiān)管：多措并舉引領(lǐng)行業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。2018年6月21日國(guó)家衛(wèi)健委出臺(tái)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)膠原蛋白肽》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)膠原蛋白肽的定義及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)予以明細(xì)。2021年3月國(guó)家藥監(jiān)局批準(zhǔn)《重組膠原蛋白》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目立項(xiàng)，同月頒布法規(guī)明確了重組膠原蛋白生物材料的核心詞和特征詞制定原則，并通過(guò)典型示例指導(dǎo)命名，有效規(guī)范因命名而帶來(lái)的市場(chǎng)亂象，有效推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。2021年4月由國(guó)家藥監(jiān)局頒布的《重組膠原蛋白類醫(yī)療產(chǎn)品分類界定原則》，規(guī)范重組膠原蛋白類醫(yī)療產(chǎn)品管理屬性和管理類別判定。3.2.風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分：天然膠原三類、重組膠原不低于二類醫(yī)療器械械字號(hào)產(chǎn)品按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為三類。我國(guó)對(duì)醫(yī)療器械產(chǎn)品進(jìn)行分機(jī)構(gòu)管轄管理，即按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由低到高對(duì)應(yīng)不同等級(jí)的行政等級(jí)監(jiān)管機(jī)構(gòu)，一類醫(yī)療器械需向市級(jí)政府提供備案資料，實(shí)行備案管理制度；二類及三類醫(yī)療器械實(shí)行注冊(cè)管理制度，二類需向省、自治區(qū)、直轄市政府提供資料，而三類醫(yī)療器械則需向國(guó)務(wù)院進(jìn)行申請(qǐng)，并且提交的申請(qǐng)材料中需包含檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出具的檢驗(yàn)報(bào)告及臨床試驗(yàn)報(bào)告，審查過(guò)程嚴(yán)格，二類及三類醫(yī)療器械的注冊(cè)要求較高，存在稀缺性。天然膠原蛋白采用最嚴(yán)格的三類監(jiān)管，重組膠原蛋白不低于二類。2021年6月1號(hào)開(kāi)始實(shí)施《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》，天然膠原蛋白從動(dòng)物源中提取，而動(dòng)物源不可避免的具有免疫性及病毒性兩大問(wèn)題，動(dòng)物體內(nèi)和人體內(nèi)的膠原蛋白氨基酸序列不同，操作不當(dāng)會(huì)在人體產(chǎn)生組織排異性，同時(shí)生產(chǎn)時(shí)需要排除瘋牛病、口蹄疫等人畜共患病毒。動(dòng)物源醫(yī)療器械的報(bào)批都按三類進(jìn)行管理，不論是體內(nèi)或體外、貼敷料或海綿。2021年4月13日國(guó)家藥監(jiān)局發(fā)布《重組膠原蛋白類醫(yī)療產(chǎn)品分類界定原則》，在管理類別界定部分，要求重組膠原蛋白類產(chǎn)品的管理類別不低于二類醫(yī)療器械，并提出應(yīng)按照產(chǎn)品的材料特性、結(jié)構(gòu)特征、預(yù)期用途、使用形式等綜合判定產(chǎn)品管理類別，當(dāng)膠原蛋白可部分或全部被人體吸收或者用于體內(nèi)時(shí)，均需采用三類醫(yī)療器械進(jìn)行管理，不可被吸收或應(yīng)用于普通創(chuàng)面時(shí)二類監(jiān)管即可滿足要求。3.3.械字號(hào)產(chǎn)品審批流程長(zhǎng)、生產(chǎn)工藝嚴(yán)要求審批流程上來(lái)看，醫(yī)療器械的注冊(cè)周期長(zhǎng)于其他類型產(chǎn)品。注冊(cè)周期方面，三類醫(yī)療器械注冊(cè)證明顯長(zhǎng)于二類及一類，同時(shí)二類及三類醫(yī)療器械需提供臨床試驗(yàn)報(bào)告，是否需要開(kāi)展臨床試驗(yàn)、臨床試驗(yàn)的實(shí)際開(kāi)展情況以及獲得周期，決定了審批時(shí)間的長(zhǎng)短。提交注冊(cè)申請(qǐng)后，技術(shù)審批環(huán)節(jié)較為關(guān)鍵，需要召開(kāi)專家咨詢會(huì)，外聘專家審批或與藥品審批機(jī)構(gòu)聯(lián)合審評(píng)，展開(kāi)體系核查，審批難度取決于資料的充分性及技術(shù)難易情況。二類及三類械字號(hào)產(chǎn)品面臨更高的生產(chǎn)技術(shù)要求。人員要求方面：企業(yè)負(fù)責(zé)人需為大專及以上學(xué)歷，管理者代表（二類）需為大專及以上或初級(jí)及以上技術(shù)職稱，并具有3年以上質(zhì)量管理或生產(chǎn)、技術(shù)管理工作經(jīng)驗(yàn)，三類管理者代表則對(duì)學(xué)歷提出更高的要求，需本科及以上或中級(jí)及以上技術(shù)職稱。場(chǎng)地要求方面，三類醫(yī)療器械對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境提出嚴(yán)苛要求，提高行業(yè)準(zhǔn)入門檻。三類醫(yī)療器械另需國(guó)務(wù)院審批臨床試驗(yàn)。2021年3月推出的《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》指出，具有較高風(fēng)險(xiǎn)的三類醫(yī)療器械需先由國(guó)務(wù)院藥品監(jiān)督管理部門審批臨床試驗(yàn)，對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)備、專業(yè)人員、醫(yī)療器械的風(fēng)險(xiǎn)程度、臨床試驗(yàn)實(shí)施方案、臨床受益與風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比分析報(bào)告