沙利文 -重組III型三螺旋膠原蛋白白皮書(shū)

第一章膠原蛋白概述1.1膠原蛋白的定義和功能09l.1.1膠原蛋白的定義091.1.2膠原蛋白的功能091.2膠原蛋白的分類101.2.1膠原蛋白的分類101.3III型膠原蛋白介紹121.3.1III型膠原蛋白及三螺旋膠原蛋白發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用歷史121.3.2III型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)131.3.3III型膠原蛋白在人體中的生成機(jī)理141.3.4III型膠原蛋白的分布15第二章III型膠原蛋白的性質(zhì)與功能2.1膠原蛋白的理化性質(zhì)172.2III型膠原蛋白的功能l82.2.1III型膠原蛋白參與維持皮膚和組織的彈性和穩(wěn)定性182.2.2II型膠原蛋白參與其他膠原蛋白形成與作用過(guò)程192.2.3III型膠原蛋白促進(jìn)細(xì)胞粘附、遷移與增殖202.2.4II型膠原蛋白參與傷口愈合212.2.5III型膠原蛋白與腫瘤222.3III型膠原蛋白與信號(hào)通路232.3.1III型膠原蛋白與信號(hào)通路235沙利文5第三章重組III型三螺旋膠原蛋白3.1重組III型膠原蛋白介紹253.1.1重組膠原蛋白與動(dòng)物源膠原蛋白的區(qū)別253.1.2重組III型膠原蛋白的分類263.2重組膠原蛋白行業(yè)規(guī)范273.2.1重組膠原蛋白政策與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)273.3重組III型膠原蛋白制備流程與關(guān)鍵技術(shù)283.3.1序列設(shè)計(jì)與優(yōu)化283.3.2表達(dá)體系選擇與優(yōu)化283.3.3表達(dá)、純化與檢測(cè)293.4重組III型三螺旋膠原蛋白303.4.1重組膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)303.4.2重組III型三螺旋膠原蛋白企業(yè)案例恒醫(yī)生物31第四章重組III型膠原蛋白的應(yīng)用4.1重組膠原蛋白產(chǎn)品市場(chǎng)分析364.1.1重組膠原蛋白及重組III型膠原蛋白產(chǎn)品市場(chǎng)分析364.2重組III型膠原蛋白的應(yīng)用--嚴(yán)肅醫(yī)療領(lǐng)域374.2.1重組III型膠原蛋白在嚴(yán)肅醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用374.3重組III型膠原蛋白的應(yīng)用—-醫(yī)美領(lǐng)域384.3.1重組III型膠原蛋白在醫(yī)美領(lǐng)域的應(yīng)用384.3.2重組III型膠原蛋白醫(yī)美領(lǐng)域市場(chǎng)分析394.4重組III型膠原蛋白的應(yīng)用功效護(hù)膚404.4.1重組III型膠原蛋白在功效護(hù)膚的應(yīng)用40沙利文4.4.2重組膠原蛋白功效護(hù)膚市場(chǎng)分析414.5重組III型膠原蛋白的應(yīng)用其他消費(fèi)領(lǐng)域424.5.1重組膠原蛋白在其他消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用42u參考文獻(xiàn)43u法律聲明52u聯(lián)系我們537沙利文7第一章第一章膠原蛋白概述膠原蛋白概述1.1膠原蛋白的定義和功能當(dāng)3個(gè)膠原蛋白肽鏈以三螺旋結(jié)構(gòu)存在于體內(nèi)組織時(shí)常被稱為膠原,它是細(xì)胞外基質(zhì)的重要成分,起到結(jié)構(gòu)支撐、組織修復(fù)、止血等作用膠原蛋白(Collagen)亦被稱為膠原多肽(Collagenpeptide)。在體內(nèi)組織中,無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物而構(gòu)成膠原纖維的蛋白質(zhì)單體被稱為原膠原不同。通常情況下,不同的肽鏈分別被稱為α1鏈、α2鏈和α3鏈。若為不同類型的膠原,則在后面附加大寫(xiě)羅馬數(shù)字,并用括號(hào)標(biāo)注,例如III型膠原的α1鏈記作α1(III),III型膠原則表示為[α1(III)]三螺旋結(jié)構(gòu)。對(duì)于III型膠原而言,每條膠原蛋白分子質(zhì)量約為138,000 圖源:BielajewBJ,HuJC,AthanasiouKA.Collagen:quantification,biomechanics,androleofminorsubtypesincartilage.NatRevMater.2020Oct;5(10):730-747.doi:10.1038/s41578-020-0213-1.Epub2020Jul20.α鏈XII/XIV型XI型V型膠原蛋白可在膠原蛋白酶的作用下造成肽鍵斷裂、螺旋結(jié)構(gòu)破壞,最終被水解。在體溫環(huán)境下,水解片段能夠自發(fā)發(fā)生變性,隨后被其他酶進(jìn)一步分解成寡肽或氨基酸,最終這些產(chǎn)物被身體膠原結(jié)構(gòu)具有高度重復(fù)性,免疫原性極低,膠原蛋白可在膠原蛋白酶的作用下造成肽鍵斷裂、螺旋結(jié)構(gòu)破壞,最終被水解。在體溫環(huán)境下,水解片段能夠自發(fā)發(fā)生變性,隨后被其他酶進(jìn)一步分解成寡肽或氨基酸,最終這些產(chǎn)物被身體膠原結(jié)構(gòu)具有高度重復(fù)性,免疫原性極低,通常情況下,機(jī)體不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生慢性排斥反應(yīng)。因此,由膠原制成的異體組織器械,能夠在人體內(nèi)長(zhǎng)期植入血管內(nèi)膜受損后暴露出的下層組織主要為膠原可激活局部凝血機(jī)制從而形成由纖維蛋白多聚體構(gòu)成的血凝塊其與血小板共同作用形成血栓以控制出血天然膠原聚集體本身便是膠原蛋白構(gòu)成了細(xì)胞外基質(zhì)的骨架膠原蛋白獨(dú)特的三螺旋結(jié)構(gòu)賦予了其良好的生物相容性使其可以作為新組織的骨架被膠原蛋白是細(xì)胞生長(zhǎng)的附著和支撐,能引導(dǎo)上皮細(xì)胞等的增殖分化和遷移在胚胎發(fā)育、傷口愈合和組織重塑中,其與細(xì)胞相互作用,使之行使細(xì)胞功能膠原蛋白在促進(jìn)與誘導(dǎo)上皮形沙利文1.2膠原蛋白的分類目前已發(fā)現(xiàn)28種膠原蛋自,按照功能可分為纖維型膠原、FACIT、網(wǎng)狀型膠原、MACITs4大類。膠原蛋白是人體內(nèi)最為豐富的蛋白質(zhì)種類,在體內(nèi)不同部位起到不原膠原分子的每種α肽鏈都可以分為若干亞型,每—條α鏈都有一種基因編碼。從理論上講,20多種α肽鏈可組成1,000種以上的膠原,IIIIIIVXIXXIVXXVII其中III和III型在脊椎動(dòng)物體內(nèi)分布較多,V和XI型分布較少,但對(duì)IIIXXIV和XXVII型在三螺旋結(jié)構(gòu)域延伸較短時(shí)中斷;IIIV和XI型膠原經(jīng)加工后保留C端肽和部分N端肽結(jié)構(gòu)域FACIT(具有中斷三螺旋的纖維膠原)IVVIIXXVIII其中IV型膠原蛋白形成纖維狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);MACITs(具有中斷三螺旋的膜相關(guān)膠原)XIIIXXIIIXXV其中XIIIXXIII和XXV型膠原是II型跨膜蛋白,由1個(gè)疏水的跨膜結(jié)構(gòu)域、1個(gè)短的N端胞質(zhì)域和3種膠原蛋白組成的胞外域組成按照被發(fā)現(xiàn)的先后順序,膠原蛋白可分為I型膠原、II型膠原、III型膠原,①膠原I型(主要存在于成人皮膚和骨組織,數(shù)量最大);②膠原II型(主要存在于軟骨組織);③膠原III型(主要存在于嬰幼ααIVXIXXIVXXVIICOL1A1COL1A2COL2A1COL3A1COL5A1COL5A2COL5A3COL11A1COL11A2COL24A1COL27A1[α1(I)]α2(I)[α1(I)][α1(II)][α1(III)][α1(V)]α2(V)[α1(V)α2(V)α3(V)][α1(V)][α1(XI)α2(XI)α3(XI)][α1(XXIV)][α1(XXVII)]細(xì)纖維(類似于V膠原纖維)沙利文1.2膠原蛋白的分類目前已發(fā)現(xiàn)28種膠原蛋自,按照功能可分為纖維型膠原、FACIT、網(wǎng)狀型膠原、MACITs4大類。膠原蛋白是人體內(nèi)最為豐富的蛋白質(zhì)種類,在體內(nèi)不同部位起到不αFACIT膠原MACITs膠原XIIXIVXVIXIXXXXXIIXVIIIXIIIXXIIIXXVXXVIXVIIIXVXXVIIICOL9A1COL9A2COL9A3COL12A1COL14A1COL16A1COL19A1COL20A1COL22A1COL4A1COL4A2COL4A3COL4A4COL4A5COL18A1COL13A1COL23A1COL25A1COL26A1COL18A1COL15A1COL28A1[a1(IX)a2(IX)a3(IX)][a1(XII)][a1(XIV)]a1(XVI)a1(XIX)[a1(XIX)][a1(XIX)][a1(XIX)][a1(XIX)][a1(XIX)]a1(XX)a1(XXII)[a1(IV)]a2(IV)[a1(IV)]a3(IV)[a1(IV)]a4(IV)[a1(IV)]a5(IV)[a1(IV)]a6(IV)a1(XVIII)a1(XIII)a1(XXIII)a1(XXV)a1(XXVI)a1(XVIII)a1(XV)a1(XXVIII)與富含纖維素-1和D帶狀I(lǐng)I型膠原纖維結(jié)合N-沙利文1971年,Miller等人首次鑒定與描述出III型膠原蛋白,此后關(guān)于III型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)、分布、功能、1.3.1III型膠原蛋白及三螺旋Tromp,G等人發(fā)現(xiàn)III型膠原蛋白基因突變與埃爾勒-當(dāng)洛斯綜合癥(Ehlers-DanlosSyndrome,EDS)的關(guān)系——III型膠原蛋白的基因突變會(huì)影響膠原蛋蛋白(如I型、II型和III型中觀察到的67nm的周期性橫紋沙利文產(chǎn)生重要影響1.3.2III型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)即III型前膠原分子。通過(guò)羧基端(C)和氨基端(N)蛋白酶去除非NN-前肽酶切割 圖源:KuivaniemiH,TrompG.TypeIIIcollagen(COL3A1):Geneandproteinstructure,tissuedistribution,andassociateddiseases.Gene.2019Jul30;707:151-171.doi:10.1016/j.gene.2019.05.003.Epub2019May7.PMID:31075413;PMCID:PMC6579750.域,每個(gè)膠原分子至少包含一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)域。成熟的III型膠原蛋白每條鏈含有1,068個(gè)氨基酸,三條鏈共同形成一個(gè)分子量接近400kDa的三螺旋結(jié)構(gòu)。在III型膠原蛋白的氨基酸序列中,有一段重復(fù)出現(xiàn)343次的序列Gly-為脯氨酸(Pro),而Y則通常是羥脯氨酸(Hyp)或羥賴氨酸(Hyl。這些重復(fù)的三肽單元對(duì)于維持膠原蛋白的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。級(jí)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為左旋的α螺旋形態(tài),由聚脯氨酸II(PPII鏈通過(guò)左旋方式構(gòu)成。每個(gè)PPII結(jié)構(gòu)鏈每旋轉(zhuǎn)一圈包含大約3.3個(gè)氨基酸殘基。在此螺旋結(jié)構(gòu)中,每個(gè)氨基酸殘基在螺旋軸上的投影長(zhǎng)度為0在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,三條PPII鏈可以進(jìn)一步組裝成膠原蛋白特有的三股螺旋結(jié)構(gòu)。由于膠原α鏈中的氨基酸序列中含有重復(fù)的"甘氨酸-X-Y序列,X位置上的脯氨酸和Y位置上的羥脯氨酸之間存在的空間排斥力促進(jìn)了螺旋結(jié)構(gòu)的形成,而膠原α鏈中氨基酸殘基之沙利文1.3.3III型膠原蛋白在人體中的生成機(jī)理III型膠原蛋白由細(xì)胞合成前膠原(pre-procollagen),它經(jīng)歷了多重的共翻譯和翻譯后修飾。信號(hào)肽被切除,產(chǎn)生前膠原分子(procollagen)。三條相同的III型前膠原(procollagen)鏈在C末端聚集,并通過(guò)形成二硫鍵使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定每條單獨(dú)的鏈折疊成左在核糖體上合成1,000多個(gè)氨基酸殘基的肽鏈?羥基化修飾:在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,肽鏈由脯氨酸、賴氨酸殘基經(jīng)脯氨酸羥化酶(prolylhydroxylase)和賴氨酸羥化酶 ?糖基化修飾:在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,肽鏈由半乳糖基轉(zhuǎn)移酶及葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶催化將糖基連于5-羥賴氨酸殘基上形成,該?脯氨酸殘基:在三螺旋域的239個(gè)脯氨酸殘基中,大約有145個(gè)會(huì)被脯氨酸-4-4-。脯氨酸殘基的羥化有兩種類型,即4-3-4-以穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu),而3-?末端切除:通過(guò)羧基(C)末端和氨基(N)末端蛋白酶切除分子兩端的大的球形域,產(chǎn)生稱為原膠原C-C-C-前肽在纖維膠原蛋白的生物合成中很重要,它通過(guò)指導(dǎo)鏈選擇、通過(guò)形成鏈間二硫鍵穩(wěn)定相關(guān)的α鏈,并促進(jìn)三螺旋的形成。在III型前膠原中,C-前肽有8個(gè)半胱氨酸殘基和1個(gè)N-糖基化位點(diǎn)。已有研究證實(shí)C-前肽顯示出包含預(yù)期的鏈間和鏈內(nèi)二硫鍵。并有研究報(bào)告了人類III型前膠原C-前肽的晶體結(jié)構(gòu),揭示了前膠原分子在胞內(nèi)三沙利文泛分布根據(jù)Fagerberg等人于2014年發(fā)表的文獻(xiàn),基于來(lái)自95個(gè)個(gè)體的27種不同人體器官和組織的RNA測(cè)序進(jìn)行的mRNA表達(dá)分析表明,研究表明,在胚胎發(fā)育過(guò)程中,根據(jù)對(duì)小鼠胚胎從E7.5到E17.5不同發(fā)育階段進(jìn)行的全面調(diào)查并通過(guò)原位RNA雜交技術(shù),I型和膠原蛋白似乎以協(xié)調(diào)的方式表達(dá)。1991年,Keene等人首次從人骨中提取出III型膠原蛋白,并發(fā)現(xiàn)在所有年齡30周~1984年,d‘Ardenne等人對(duì)I圖源:KuivaniemiH,TrompG.TypeIIIcollagen(COL3A1):Geneandproteinstructure,tissuedistribution,andassociateddiseases.Gene.2019Jul30;707:151-171.doi:10.1016/j.gene.2019.05.003.Epub2019May7.PMID:31075413;PMCID:PMC6579750.注釋:?COL3A1mRNA在人類組織中的分布情況。使用了Faderberg等人(Fagerbergetal.,2014)對(duì)人類組織進(jìn)行的RNA測(cè)序數(shù)據(jù)來(lái)生成這些圖表?RPKM:ReadsPerKilobaseperMillionmappedreads,是一種用于衡量基因相對(duì)表達(dá)量的標(biāo)準(zhǔn)化方法沙利文2.1膠原蛋白的理化性質(zhì)不同提取工藝與提取原料對(duì)膠原蛋自的理化性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同影響,如在熱穩(wěn)定性方面,通常來(lái)說(shuō)陸生動(dòng)物膠原蛋白的熱穩(wěn)定性高于水產(chǎn)動(dòng)物/%HypPro/℃10.1411.9538.96.8511.1037.0牛皮9.4012.1036.39.7012.3035.89.0512.6435.08.7211.7934.06.9011.5024.65.609.1015.9沙利文和應(yīng)用價(jià)值。2.2.1III型膠原蛋白參與維持皮膚和組織的彈性和穩(wěn)單位:ug單位:ug/g埃爾勒-當(dāng)洛斯綜合癥(EDS):COL3A1基因的突變會(huì)引發(fā)埃勒斯-當(dāng)洛綜合癥(Ehlers-Danlo其他疾病:由于III型膠原蛋白與血管完整性密切相關(guān),與COL3A1基因相關(guān)的其他疾病表型包括沙利文纖維交聯(lián)等2.2.2III型膠原蛋白參與其他膠原蛋白形成與作用過(guò)程III型膠原蛋白與I型膠原蛋白共同組裝形成異質(zhì)型I/III膠原纖維,控制膠原纖維直徑部分加工的III型前膠原(即pN-ccollagenIII抑制I型膠原組裝成纖維的速率,III型膠原分子與I型、II型膠原蛋白等以共價(jià)方式進(jìn)行交聯(lián)I、II、III、V、XI和IX型膠原形成共價(jià)酶促膠原交聯(lián),從而加強(qiáng)和成熟膠原網(wǎng)絡(luò)。膠原蛋白的交聯(lián)對(duì)膠原組織的拉伸性能很重要,膠原分子存在于同一膠原纖維中,以O(shè)D錯(cuò)位(Out-of-D-phasedispla另有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),具有未加工N-III型膠原蛋白分子以共價(jià)交聯(lián)聚合物形式存在于成年人類與牛關(guān)節(jié)軟骨的細(xì)胞外基質(zhì)中,圖源:WuJJ,WeisMA,KimLS,EyreDR.TypeIIIcollagen,afibrilnetworkmodifierinarticularcartilage.JBiolChem.2010Jun11;285(24):18537-44.doi:10.1074/jbc.M110.112904.Epub2010Apr19.PMID:20404341;PMCID:PMC2881779.沙利文增殖等過(guò)程2.2.3III型三螺旋膠原蛋白促進(jìn)細(xì)胞粘附、遷移與增殖上的膠原蛋白)或結(jié)締組織成分(如纖維連接蛋白)。另一些則與鄰近細(xì)胞、細(xì)菌多糖或病毒外殼蛋白上的反受體結(jié)合通過(guò)這些III型膠原蛋白序列中包含促進(jìn)細(xì)胞黏附和信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵位點(diǎn),如GER或GEK整合素識(shí)別位點(diǎn),它們存在于III型前膠原中,并顯示出對(duì)結(jié)合整合素的高親和力的位點(diǎn)位于C末端區(qū)域研究人員通過(guò)對(duì)正常培養(yǎng)的NIH/3T3細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn),評(píng)估了重組III白培養(yǎng)狀態(tài)良好的BALB/3T3細(xì)胞。并在培養(yǎng)不同時(shí)間進(jìn)行取樣、拍照、分析計(jì)算遷移胎成纖維細(xì)胞3T3活力的影響,對(duì)其細(xì)胞毒性與促成纖維細(xì)胞增值進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究人員研究結(jié)果顯示,III型膠原蛋白促進(jìn)了3T3細(xì)胞%%%%u細(xì)胞遷移 u細(xì)胞增殖OD450OD450nmValue實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源:恒醫(yī)生物沙利文傷口恢復(fù)正常生理狀態(tài)2.2.4III型膠原蛋白參與促進(jìn)傷口愈合種合成肽,測(cè)試了它們與人類和小鼠血小板的相互作用能力。這些肽的序列源自COL3A1的序列,并且能夠形成三止血增殖增殖↓↓力強(qiáng)度。圖源:圖源:SinghD,RaiV,AgrawalDK.RegulationofCollagenIandCollagenIIIinTissueInjuryandRegeneration.CardiolCardiovascMed.2023;7(1):5-16.doi:10.26502/fccm.92920302.Epub2023Jan20.PMID:36776717;PMCID:PMC9912297.注釋:有表皮和真皮。B.血流向損傷部位。C.損傷后,形時(shí)III型膠原水平開(kāi)始增加。D.傷口收縮和結(jié)痂形成。E.組織成熟導(dǎo)致瘢痕組織的形成,因?yàn)镋CM的重塑中III型膠原被I型膠原所取代。F.傷口愈合后,恢成肌 單核細(xì)胞中性粒細(xì)胞纖維細(xì)胞纖維細(xì)胞彈性蛋白血小板血管上皮真皮沙利文瘤增殖2.2.5III型膠原蛋白與腫瘤形成明顯的轉(zhuǎn)移灶。由于進(jìn)入休眠狀態(tài)的腫瘤細(xì)胞其細(xì)胞周期停滯在G0/G1期,既不增殖也不凋亡,使得傳統(tǒng)的放療和化療手段對(duì)眠至關(guān)重要,一旦這種膠原網(wǎng)絡(luò)被破壞,將通過(guò)DDR1介導(dǎo)的STAT1信號(hào)通路,促使腫瘤細(xì)胞重新進(jìn)入增殖狀態(tài)。圖:ECM結(jié)構(gòu)在休眠和增殖腫瘤間的動(dòng)態(tài)變化促休眠細(xì)胞外基質(zhì)促休眠細(xì)胞外基質(zhì)低低DDR1細(xì)胞核(細(xì)胞表面受體)(細(xì)胞表面受體)休眠狀態(tài)圖源:DiMartinoJS,NobreAR,MondalC,TahaI,FariasEF,FertigEJ,NabaA,Aguirre-GhisoJA,Bravo-CorderoJJ.Atumor-derivedtypeIIIcollagen-richECMnicheregulatestumorcelldormancy.NatCancer.2022Jan;3(1):90-107.doi:10.1038/s43018-021-00291-9.Epub2021Dec13.PMID:35121989;PMCID:PMC8818089.注釋:休眠細(xì)胞周圍的ECM以波浪形膠原基質(zhì)為特征,在休眠細(xì)胞覺(jué)醒時(shí)重新組織成高度對(duì)齊的基質(zhì)。休眠細(xì)胞ECM富含III型膠原蛋白,有助于建立休眠細(xì)胞周圍的非線性膠原ECM結(jié)構(gòu)。DDR1與III型膠原蛋白的結(jié)合激活STAT1信號(hào),以激活休眠狀態(tài)并在DTCs中22沙利文222.3.1III型膠原蛋白與信號(hào)通路控。近年來(lái),纖維發(fā)生信號(hào)通路引起了人們的廣泛興趣,有研究發(fā)現(xiàn),III型膠原蛋自代謝受NF-kB、TGF-β/Smads、PI3K/Akt、ERK與Wnt等信號(hào)通路的調(diào)控。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)III型膠原蛋白代謝的各通路NF-kB信號(hào)通路的活化機(jī)制為:IkBα發(fā)生磷酸化、泛素化后被降解,NF-kB二聚夠直接降解IkBα,使NF-kB信號(hào)通路慢性活化,從而抑制III型膠原蛋白的mRNATGF-β/SmadsTGF-β/Smads轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β/Smads信號(hào)通路是調(diào)控纖維發(fā)生的經(jīng)典途徑,主要參與細(xì)胞外基質(zhì)膠原蛋白的沉積,TGF-β是一種能夠調(diào)節(jié)多種類型細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和功能的多功能細(xì)胞因子,其對(duì)間充質(zhì)細(xì)胞的主要作用是刺激ECM的沉積,TGF-β可誘導(dǎo)成體(TGF-βRII)的結(jié)合,然后募集2個(gè)I型受體(TGF-βRI)使之磷酸化,構(gòu)成具有絲氨酸-,隨之激活下游信號(hào)傳導(dǎo)途徑,TGF-βRII被認(rèn)為是用來(lái)確定配體特異性的物質(zhì),若無(wú)TGF-βRII的幫助,TGF-βRII也不能單獨(dú)傳遞信號(hào),經(jīng)激活后TGF-βRI對(duì)細(xì)胞內(nèi)Smads轉(zhuǎn)錄因子表現(xiàn)出更高的激酶活性;被激活的T并磷酸化Smad2和Smad3然后與Smad4締合形成(如Sp1)與靶基因結(jié)合,并與CBP/p300協(xié)同促進(jìn)III型膠原蛋白mRNA表達(dá)。白酶抑制劑SERPINE2通過(guò)抑制ERK1/2通路和下游NF-KB轉(zhuǎn)錄因子來(lái)抑制MMP-13活性;如纖溶酶原激活抑制劑在抑制ERK1/2通路后,III型膠原蛋白的基因表達(dá)明顯下降;抑制成纖維細(xì)胞ERK1WntWntWnt信號(hào)通路與細(xì)胞分化、生長(zhǎng)、凋亡等過(guò)程有關(guān),主要有Wnt/β-catenin、Wnt/Ca2+和Wnt/PCP3條胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,Wnt/β-catenin通路是最經(jīng)典的信號(hào)通路,其參與了人體肝、肺、腎等纖維化過(guò)程;有學(xué)者將β-cateninSiRNA轉(zhuǎn)染至肝星狀細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)III游分子,能裂解III型膠原蛋白;更有研究發(fā)現(xiàn)23沙利文23重組重組3.1重組III型膠原蛋白介紹階段技術(shù)門(mén)檻高?豬、牛:目前動(dòng)物源膠原蛋白的主要原料來(lái)源以豬、牛為主,可提取?流程:動(dòng)物相應(yīng)部位→去脂→切片→清洗→消毒→粉碎→反應(yīng)→過(guò)濾→純化→獲得膠原原液。用動(dòng)物源提生物學(xué)特性,成本低、價(jià)值高但效率低,且保留端肽,免疫原性風(fēng)險(xiǎn)高?流程: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→獲圖:動(dòng)物源膠原蛋白和重組膠原蛋白比較pH?存在動(dòng)物源疾病感染風(fēng)險(xiǎn)?純度難把控,應(yīng)用受限 ?存在動(dòng)物源疾病感染風(fēng)險(xiǎn)?純度難把控,應(yīng)用受限 25沙利文253.1重組III型膠原蛋白介紹重組III型膠原蛋白可根據(jù)其基因序列、蛋自結(jié)構(gòu)、制劑類型等進(jìn)行區(qū)分;其制備工藝、應(yīng)用場(chǎng)景及優(yōu)勢(shì)各不相同根據(jù)中國(guó)國(guó)家藥監(jiān)局發(fā)布的《重組膠原蛋白生物材料命 的重組膠原蛋白材料如重組膠原蛋白材料是由DNA重組技術(shù)制備的人膠原蛋白特定型別基因編碼的全長(zhǎng)氨基酸序列、但不具有三螺旋結(jié)構(gòu),也不屬于重組人膠原蛋白"。這種膠原蛋白是完全根據(jù)人膠原蛋白基因DNA序列翻譯合成的,因此其氨基酸序列與人體自然產(chǎn)生的膠原蛋白完全相同,因此具有較高的生物相容性和安全性,但目前生產(chǎn)成本較高。重組人源化膠原蛋白"視其是否含有非人膠原蛋白氨基酸序列,可進(jìn)一步分為A型和B型兩種類型:A型是指不含有非人膠原蛋白氨基酸序列的材料,包括人膠原蛋白特定型別基因編碼的全長(zhǎng)氨基酸序列,或者人膠原蛋白特定型別基因編碼的部分氨基酸序列片段,或者人膠原蛋白功能片段的組合;B型是指在人膠原蛋白功能片段組合基礎(chǔ)上添加連接氨基酸、標(biāo)簽氨基酸等非人膠原蛋白氨基酸序列的材料。這種膠原蛋白的基因片段也來(lái)源于人體細(xì)胞,但是將人膠原蛋白基因序列中的特定片段進(jìn)行科學(xué)拼接,形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的新蛋白,既保證其具備膠原蛋白原有的生理活性,又降低了蛋白的分子量。cc重組類膠原蛋白"相應(yīng)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明中其基因編碼序列或氨基酸序列與人膠原蛋白的基因編碼序列或氨基酸序列同源性低",僅是對(duì)同源性程度的客觀說(shuō)明,不表示采用重組類膠原蛋白"材料制備的醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全性、有效性、質(zhì)量可控性劣于采用重組人膠原蛋白"或者重組人源化膠原蛋白"材料所制備的醫(yī)療器械產(chǎn)品。這種膠原蛋白是通過(guò)將人膠原蛋白基因與其他物種的膠原蛋白基因進(jìn)行融合而得到的,科學(xué)家將來(lái)源于人和動(dòng)物不同膠原蛋白基因中的具備各種活性位點(diǎn)的片斷進(jìn)行了科學(xué)組合,所以類人源膠原蛋白的生理活性很高,但由于其基因部分圖:重組膠原蛋白分類(按制劑類型)使用簡(jiǎn)便,無(wú)需復(fù)溶采用冷凍后真空干燥工藝,便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸使創(chuàng)面保持濕潤(rùn),實(shí)現(xiàn)更好的愈合效果能夠吸收大量組織滲出液,防止摩擦損傷和細(xì)菌污染超低溫凍干工藝,膠原活性更穩(wěn)定沙利文3.2重組膠原蛋白行業(yè)規(guī)范重組膠原蛋白政策和標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施對(duì)規(guī)范市場(chǎng)、指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)、保障為重組膠原蛋白質(zhì)量控制提供明確指導(dǎo),并推動(dòng)新型生物材料研發(fā)與醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展3.2.1重組膠原蛋白政策與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)其檢測(cè)方法等重要內(nèi)容例如,YY/T1849-2022《重組膠原蛋白》是一項(xiàng)關(guān)鍵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)于式實(shí)施。此外,YY/T1888-2023《重組人源化膠原蛋白》醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),于2023年1月發(fā)布,并于2021年32021年32021年42022年10月2022年12月術(shù)審評(píng)要點(diǎn)(試行)》2023年12023年42023年42023年52023年5?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+核心詞(A+B)"和特征,優(yōu)先在術(shù)語(yǔ)表中選擇按照第三類醫(yī)療器械管理;作為醫(yī)用敷料應(yīng)用時(shí),若產(chǎn)品可部分或者全部被人體吸收,或者用于慢性創(chuàng)面,按照三類醫(yī)療器械管理,否則按照二類和升級(jí)產(chǎn)品;從源頭上加強(qiáng)把關(guān),重視膠原蛋白的標(biāo)準(zhǔn)制定和規(guī)范化應(yīng)用;倡議企價(jià)以及包裝、運(yùn)輸和貯存等;適用于作為醫(yī)療器械原材料的不含非人膠原蛋白氨基?規(guī)定了重組膠原蛋白的術(shù)語(yǔ)和定義、質(zhì)量要求、檢測(cè)?規(guī)定了重組膠原蛋白的術(shù)語(yǔ)和定義、質(zhì)量要求、檢測(cè)方法、功效評(píng)價(jià)、檢驗(yàn)規(guī)則等;適用于作為化妝品原料的重組膠原蛋白的質(zhì)量要求和功效評(píng)價(jià)檢測(cè)方法、毒理學(xué)、穩(wěn)定性及包裝、運(yùn)輸和貯存等;適用于化妝品用重組膠原蛋白原蛋白成分,用于非慢性創(chuàng)面及其周圍皮膚的護(hù)理;產(chǎn)品通常為凝膠、液體、敷貼、膏狀等型式,包括一次性使用的產(chǎn)品和開(kāi)封后多次使用的產(chǎn)品,以無(wú)菌形式或非無(wú)導(dǎo)參考;其它醫(yī)療器械用重組膠原蛋白原材料的評(píng)價(jià)也可以參考本指導(dǎo)原則適用的部分27沙利文273.3重組III型膠原蛋白制備流程與關(guān)鍵技術(shù)III型膠原蛋自三螺旋結(jié)構(gòu)的形成依賴翻譯后修飾等過(guò)程。重組III型膠原蛋序列的選取與優(yōu)化,以及對(duì)表達(dá)系統(tǒng)的選擇或改造,可實(shí)現(xiàn)對(duì)其三螺旋區(qū)域的高水平表達(dá)3.3.1重組III型膠原蛋白制備關(guān)鍵技術(shù)——序在人類基因組中,編碼III型膠原α1鏈的COL3A1基因位于2號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上。該基因長(zhǎng)約38kb,有51個(gè)外顯子,編GER或GEK整合素識(shí)別位點(diǎn);(2)重組膠原蛋白的分子量;(3)選擇能提高表達(dá)量與穩(wěn)定性的序列,使生產(chǎn)更高效;(4)選擇外顯子圖源:KuivaniemiH,TrompG.TypeIIIcollagen(COL3A1):Geneandproteinstructure,tissuedistribution,andassociateddiseases.Gene.2019Jul30;707:151-171.doi:10.1016/j.gene.2019.05.003.Epub2019May7.PMID:31075413;PMCID:PMC6579750.PolyA位點(diǎn)基因信號(hào)肽 前肽成熟肽端肽三螺旋羥脯氨酸3.3.2重組III型膠原蛋白制備關(guān)鍵技術(shù)——表達(dá)體系胞信號(hào)分子,這主要?dú)w功于:(1)由特定α鏈構(gòu)成的熱穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu);(2)α鏈精確的翻譯后修飾;(3)前肽段的正確處理;遺傳背景清晰、發(fā)酵成本較低、生產(chǎn)周期短、效率高生產(chǎn)的膠原蛋白缺少羥基化可對(duì)分泌蛋白進(jìn)行修飾,生產(chǎn)的蛋白不含病原體、病毒包涵體或者熱源,安全性較高,發(fā)酵成本低,產(chǎn)量高28沙利文283.3重組III型膠原蛋白制備流程與關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)表征、熱穩(wěn)定性、生物學(xué)功能等進(jìn)行評(píng)價(jià)鑒別:n氨基酸序列及覆蓋度;肽圖;分子量;等電點(diǎn);巰基和二硫鍵;消光系數(shù)(或克分子吸光度);電泳圖型;液相色譜圖譜結(jié)構(gòu)表征:三螺旋結(jié)構(gòu)分析:?定性:膠原的圓二色(CD)光譜圖在195nm附近波長(zhǎng)處有負(fù)峰,在221nm附近波長(zhǎng)處有正峰。如檢測(cè)不?定量:可利用不同比例的系列膠原蛋白對(duì)照品和其完全變性的膠原蛋白對(duì)照品混合物作為外標(biāo)法對(duì)照品,掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)或原子力顯微鏡(AFM)含量:n液相色譜法(HPLC)、凱氏定氮法特征多肽法雜質(zhì)、污染物和添加劑:熱穩(wěn)定性:n差示掃描量熱分析(DSC);水浴后觀察等其他理化指標(biāo):n外觀、可見(jiàn)異物、溶解性、水分、熾灼殘?jiān)⑺釅A度、滲透壓摩爾濃度、動(dòng)力粘度(凝膠)、裝量及差異、降解特性及產(chǎn)物生物學(xué)功能評(píng)價(jià):純度:生物學(xué)功能評(píng)價(jià):沙利文如強(qiáng)度和穩(wěn)定性,還直接影響了其在生物體中的功能3.4.1重組膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)??每條多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)具有(Gly-X-Y)n重復(fù)序列,其中X和Y通常為脯氨酸和羥脯氨酸被廣泛應(yīng)用于美容醫(yī)學(xué)組織工程等方面 三螺旋結(jié)構(gòu)使重組膠原蛋白更好地與其他成分相互作用 沙利文3.4.2重組III型三螺旋膠原蛋白企業(yè)提升生產(chǎn)通量;顯著提高工藝收率和成功率;恒醫(yī)生物依據(jù)AI算法預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了包含天然人膠原蛋白基因分子特征的多拷貝克隆,提升生產(chǎn)通量;顯著提高工藝收率和成功率;恒醫(yī)生物構(gòu)建的多拷貝克隆極易放大培養(yǎng),高密度發(fā)酵的條件下可高水平表達(dá)重組膠原蛋白。其胞外分泌表達(dá)的特性更有利于產(chǎn)物的分離純化,降低了生產(chǎn)成本。此外,基于AI算法預(yù)測(cè)構(gòu)建表達(dá)的重組人源化膠原蛋白組成穩(wěn)定,具有生物活性,應(yīng)用于人體時(shí)不易引起排異反應(yīng),安全性高。恒醫(yī)生物重組膠原蛋白經(jīng)透射電鏡檢測(cè),證實(shí)具有天然的三螺旋結(jié)構(gòu),具備與從動(dòng)物源中提取的天然膠原蛋白相當(dāng)?shù)纳锘钚约肮δ堋；趯?duì)分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)生物化學(xué)的深刻理解所設(shè)計(jì)的基于對(duì)分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)生物化學(xué)的深刻理解所設(shè)計(jì)的高通量蛋白克隆、表達(dá)、純化的先進(jìn)技術(shù)臺(tái)。承自牛津大學(xué)成熟完備的高通量技術(shù)路線,能優(yōu)化工作流程、提高實(shí)驗(yàn)效率、提升速度及通量能力、縮短項(xiàng)目時(shí)間、減少項(xiàng)目成本。精確識(shí)別并定位目標(biāo)基因,實(shí)現(xiàn)對(duì)底層菌株的個(gè)性化改造;精確識(shí)別并定位目標(biāo)基因,實(shí)現(xiàn)對(duì)底層菌株的個(gè)性化改造;ELISA200L發(fā)酵罐沙AKTApure25AKTAflux6文△?急性毒性:經(jīng)口LD50>15000mg/kg(大鼠)32沙利文32恒醫(yī)生物開(kāi)發(fā)的穩(wěn)定三螺旋重組III型膠原蛋白具有90℃高溫可復(fù)性、.360。"水分子結(jié)合力、自組裝四級(jí)結(jié)構(gòu)和卓越緊致抗皺效果等特性在190nm~200nm有負(fù)吸收峰,在210nm~230nm有正吸收峰,證實(shí)了其三螺旋結(jié)構(gòu)的高溫?zé)岱€(wěn)定性。在體內(nèi)膠原蛋白分子通過(guò)自組裝形成具有特定功能的有——33沙利文33恒醫(yī)生物開(kāi)發(fā)的穩(wěn)定三螺旋重組III型膠原蛋白具有90℃高溫可復(fù)性、.360。"水分子結(jié)合力、自組裝四級(jí)結(jié)構(gòu)和卓越緊致抗皺效果等特性恒醫(yī)生物重組III型膠原蛋白,每29個(gè)氨基酸結(jié)合763個(gè)水分子,保水1.210.60.40.2產(chǎn)品1產(chǎn)品1產(chǎn)品245.95%35.13%29.90%28.76%29.90%16.68%8.98%8.39%4.38%16.68%8.98%8.39%4.38%-0.06%產(chǎn)品4小分子產(chǎn)品5-3.33%-3.33%產(chǎn)品-0.06%產(chǎn)品4小分子產(chǎn)品5-3.33%-3.33%產(chǎn)品4-6.48%?實(shí)驗(yàn)方法:采用T/ZHCA006-2019化妝品抗皺功效測(cè)試方法與T/TDCA003-2021化妝品抗皺功效測(cè)試方法;1-D141-D281-D034沙利文34重組重組膠原蛋白應(yīng)用廣泛,涵蓋醫(yī)療美容、功效護(hù)膚、嚴(yán)肅醫(yī)療及其他消費(fèi)等領(lǐng)域;重組膠原蛋白及重組4.1.1重組膠原蛋白及重組III型膠原蛋白產(chǎn)品市場(chǎng)分析重組III型膠原蛋白可應(yīng)用于醫(yī)療美容、功效護(hù)膚、嚴(yán)肅醫(yī)療及其他消費(fèi)領(lǐng)域等。根據(jù)中國(guó)國(guó)家藥監(jiān)局官網(wǎng),截至2024年831,?根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)分析,2019-2023年,中國(guó)膠原蛋白零售端市場(chǎng)規(guī)模從168億元增至584億元,CAGR高達(dá)36.5%;預(yù)計(jì)?2023年中國(guó)重組膠原蛋白零售端市場(chǎng)規(guī)模為286億元,占膠原蛋白零售端市場(chǎng)規(guī)模的49%;預(yù)計(jì)到場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1,145億元,占膠原蛋白零售端整體市場(chǎng)規(guī)模的59%。重組I2019-202324.5%59.6%36.5%59.1%2023-2027E27.7%41.4%34.9%1,936.81,145.126.3%584.2168.044.2123.9286.3168.044.2123.9297.92019沙20232027E文4.2重組III型膠原蛋白的應(yīng)用——嚴(yán)肅醫(yī)療領(lǐng)域于嚴(yán)肅醫(yī)療的眾多領(lǐng)域綜合征、慢性疼痛、急性腰椎疼痛、部分肩袖撕裂、足底筋膜炎、鈣化性肌腱炎、疼痛等;如聲門(mén)不足、直腸瘺、大便失禁等;如面神經(jīng)麻痹后的面神經(jīng)康復(fù)、熱消融期間的器官保護(hù)、COVID-19相關(guān)的過(guò)度炎癥、卵巢功能早衰的卵巢功能恢復(fù)、動(dòng)脈瘤閉合和圖:膠原蛋白產(chǎn)品主要臨床應(yīng)用范圍可被人體降解吸收,無(wú)需拆線神經(jīng)性麻痹可被人體降解吸收,無(wú)需拆線神經(jīng)性麻痹 筋膜炎慢性疼痛器官保護(hù)尿失禁骨關(guān)節(jié)炎肺炎肺炎止血纖維止血纖維粘合組織及封閉傷口,刺激成纖維細(xì)胞等生長(zhǎng)液體潴留大便失禁大便失禁可在無(wú)需免疫抑制藥物的情況下,可在無(wú)需免疫抑制藥物的情況下,為患者提供清晰并UpdateontheClinicalEfficacyandSafetyofCollagenInjectablesforAestheticandRegenerativeMedicineApplications.Polymers(Basel).2023Feb17;15(4):1020.doi:10.3390/polym15041020.37沙利文374.3重組III型膠原蛋白的應(yīng)用——醫(yī)美領(lǐng)域重組III型膠原蛋自在可作為III類醫(yī)療器械應(yīng)用于真皮層注射,或作為II類醫(yī)療器械促進(jìn)皮膚傷口恢復(fù),其作用已被多項(xiàng)研究證實(shí)IIIUV重組人源化重組人源化III型膠原蛋白可減輕UV輻射引起的皮膚光老化,包括:?增加I型膠原蛋白和III型膠原蛋白的分泌;型膠原蛋白作為生物活性材料,體內(nèi)植入以研究其生物學(xué)效應(yīng),間,非侵入性和動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)了動(dòng)物皮膚狀況。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),應(yīng)用重組三螺旋膠原蛋白敷料,應(yīng)用重組三螺旋膠原蛋白敷料,在新西蘭兔和大鼠動(dòng)物模型上分原沉積,有效地愈合了受損真皮;38沙