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Ⅲ型胶原蛋白

多优美康2021-02-22 12:38:58
胶原蛋白

胶原蛋白(Collagen)是细胞外基质(ECM)的主要组成成分,在合成ECM过程中,胎儿皮肤的Ⅲ型胶原蛋白/Ⅰ型胶原蛋白值更高。胶原蛋白是一种纤维状蛋白质,呈三维螺旋结构,直径与长的比例约为1:200,所形成的螺旋犹如弹簧一样相互回旋聚合成网状结构,具有强韧弹力与坚固支撑双重特性。有明确的头部、中部、尾部。广泛地存在于皮肤、粘膜等,占人体全身总蛋白质的30%以上,起支撑、修复、凝血和锁水等作用。

Jung等证实,细胞外胶原的数量和质量决定了皮肤屏障的功能。通过提高皮肤内胶原蛋白的表达水平,可以显著降低表皮透水率TEWL,减少皮肤皱纹,恢复皮肤屏障功能【1】

Batheja等为了模拟皮肤屏障功能,在实验室条件下仅仅利用人类成纤维细胞和胶原蛋白进行培养,就可以得到与人体天然皮肤生理指标类似的人造皮肤组织。可见胶原蛋白对于人体皮肤屏障的重要性2 

参考文献

【1】Jung E,et al.Effect of Camellia japonica oil on human type I procollagen production and skin barrier function.J Ethnopharmacol 112,127-131(2007).

【2】Batheja P,Song Y,Wertz P,Michniak-Kohn B.Effects of growth conditions on the barrier properties of a human skin equivalent.Pharm Res 26.1689-1700(2009).

、各种来源的胶原蛋白的比较

①常见原料来源:

猪/牛/驴/鱼等动物的结缔组织

制备方法:○酸水解法○碱水解法○酶解法

②重组人源胶原蛋白:

制备方法:基因工程生物技术


三、胶原蛋白原子结构示意对比图


人体天然胶原蛋白中,最主要的组成氨基酸为甘氨酸(图中白色所示),而提高亲水性和保水性的氨基酸(图中蓝色和红色所示)含量并不高。而锦波生物研发的重组人源胶原蛋白优化选择了人体胶原蛋白中富含亲水性和保水性的氨基酸的氨基酸区段,大幅度提高了蛋白产品的生物学特性。

四、重组人源Ⅲ型胶原蛋白研究思路

皮肤屏障功能的主要基础结构是角质层、表皮脂质、与天然保湿因子等,表皮屏障就像是一道砖砌成的墙,每块砖(细胞)都被粘合物(皮脂)固定住。有害成分、寒冷干燥的气候可以消弱这些皮脂,使“砖墙”产生错位。许多成分如洗涤剂、丙酮、氯、不恰当的化妆品等化学物质可以损伤皮肤屏障功能。除此之外,内在遗传缺陷也会造成皮肤屏障缺陷。皮肤屏障功能损伤是一切皮肤病的发病根源,也是原有皮肤病加重的重要因素。

由于重组人源胶原蛋白富含丰富的亲水性氨基酸残基,具有很强亲水性,十分适合成纤维细胞的粘附与生长。

胶原有利于细胞的存活和生长。同时,它的趋向性引导作用可引导上皮细胞快速进入受损部位,有效提高皮肤再生速度,缩短创伤愈合时间,从而恢复皮肤屏障功能。

创伤愈合过程中胶原作用示意图

皮肤损伤和局部的炎症反应均可引起皮肤中巯基减少,酪氨酸酶活性增强,许多炎性介质和细胞因子能刺激黑色素细胞的增生,加速黑色素合成,引起色素沉着。胶原蛋白的酪氨酸残基与皮肤中的酪氨酸竞争,与酪氨酸酶的活性中心结合,从而抑制酪氨酸酶催化酪氨酸转化为多巴醌,从而在一定程度上有效防止黑色素产生,减少色素沉着。

胶原蛋白作用原理


PBS缓冲液,具有调节pH的作用,对重组人源胶原蛋白提供必要的保存环境,使其活性不受损失,促进胶原蛋白在皮肤表面的吸收。同时为皮肤受损细胞修复提供必要的离子环境。

重组人源胶原蛋白(Ⅲ型)是利用高科技现代化基因工程技术,对以Ⅲ型为主的人胶原蛋白原始基因序列的优化重组后表达得来。

1、氨基酸组成与人体天然胶原蛋白氨基酸序列相应部分100%相同具有人体胶原蛋白的各种功能。

2、经胶原蛋白活性检测,超过人体天然蛋白的生物学活性,该胶原蛋白国际首创,之前从未公开报道过。

3、无免疫排斥反应,是目前报道过的最优化的人胶原蛋白设计方案,属该领域的重大研究进展。

五、研发历程

1、重组人源胶原蛋白设计、基础研究及生物学评估(复旦大学 Fudan University)

2、医用皮肤胶原修复功能敷料临床研究(山西医科大学第一医院、山西医科大学第二医院)

3、医用皮肤胶原修复功能敷料产品开发及工业化生产(山西锦波生物医药股份有限公司)

人体细胞合成胶原蛋白是极为复杂的过程,目前有技术可以将脯氨酸羟化酶 与重组胶原共表达实现羟脯氨酸化,同时在体外将原胶原进行酶解,但是成本非常高。100mg蛋白成本在1万元以上,不易产业化推广。


六、Ⅰ型胶原与Ⅲ型胶原作用对比

胶原蛋白的三螺旋的基本结构和交联成网状的高级结构,既能锁住皮肤储水层中水分,又能为各种皮肤细胞提供支撑。

I型胶原和III型胶原与皮肤损伤修复过程和修复质量紧密相关。正常胎儿皮肤III型胶原占 60%,随着生长发育,III型胶原不断减少, I型胶原不断增加。成人皮肤胶原组成为 I型占80%, III型占 20%。胎儿无瘢痕愈合机制是由于胎儿较强的III型胶原的合成能力。


                             骨髓来源                                        真皮来源


在创伤修复过程中,从骨髓来源的干细胞分化成的成纤维细胞起着关键的核心作用。(S. R. Opalenik and J. M. Davidson, FASEB J, 2005, 19, 1561-1563.

它帮助新生皮肤组织合成Ⅰ型、型胶原蛋白。而真皮自身的成纤维细胞只能合成型胶原蛋白。C. Fathke, L. Wilson, J. Hutter, V. Kapoor, A. Smith, A. Hocking and F. Isik, Stem Cells, 2004, 22, 812-822.

创伤修复中, 型胶原蛋白更为重要。当 Ⅲ型胶原蛋白比例高时,皮肤组织细腻柔滑。反之则会留下明显疤痕。减少了皮肤修复疤痕和“僵尸脸”的发生。

不同年龄阶段皮肤中胶原蛋白含量

常用胶原蛋白有四种形态:

胶原蛋白Ⅰ型:主要存在于成人皮肤和骨组织

胶原蛋白型:主要存在于软组织

胶原蛋白 型:主要存在于婴儿皮肤或血管内膜

胶原蛋白 型:主要存在于各组织器官基底层、胎盘

胶原蛋白是人体皮肤的主要成分,占皮肤干重的70~89%

七、重组人源胶原蛋白活性检测原理及结果


重组人源胶原蛋白中,富含锁水功能的氨基酸(如下序列中红色标示的氨基酸)可强劲锁住水分。 …GERGAPGFRGPAGPNGIPGEKGPAGERGAP

人胶原对照为取自人体组织中的天然胶原蛋白标准品,PBS是空白缓存液。由上图可见,rh-Collagen对细胞有很强的黏附性,可以短时间内帮助细胞营造微环境,辅助细胞与基质相互结合,生物活性显著优于人天然胶原蛋白。

八、伯纳赫迭代敷料产品总结

1、Ⅲ型胶原蛋白活性高、亲水性保水性好、提高皮肤再生速度

2、无病毒残留 、无组织排异过敏、"婴儿"无疤痕愈合

3、无激素、无有害物质、去除内毒素

4、重组人源胶原蛋白仿皮肤角质层设计、人源生物技术、优于人胶原蛋白  

5、20年专利保护,全球独家,复旦大学迭代产品    


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