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重组胶原蛋白千亿市场背后,还有哪些机会?
发布时间:2024-03-28

从动物组织中提取胶原蛋白具有天然来源、资源丰富以及提取工艺成熟等优势,但面临着对动物资源的依赖性和限制、传染病风险、质量不一等问题。目前,传统提取的方式已无法满足人们对胶原蛋白的巨大需求。


为了避免动物来源胶原蛋白所带来的风险和不确定性, 研究人员采取合成生物制造的策略,利用基因工程技术,选用各种宿主细胞,如植物、昆虫细胞、细菌和酵母等生产重组胶原蛋白或重组胶原蛋白肽。相较动物源胶原蛋白,合成生物制造的重组胶原蛋白具有更高生物相容性、更低免疫原性、更佳的水溶性以及可加工性等优势。



重组胶原蛋白商业化加速研发需求  

重组胶原蛋白赛道如火如荼,千亿市场加速研发需求。根据弗若斯特沙利文的预测,中国重组胶原蛋白市场规模将于2024年超过动物源性胶原蛋白;到2027年,中国胶原蛋白市场规模预计会突破1500亿元,其中重组胶原蛋白市场规模将超过1000亿元。


重组胶原蛋白市场正处于快速增长的阶段,其背后的巨大潜力已经吸引了众多企业的关注和投入。然而,随着市场的不断发展和竞争的加剧,仅仅依靠现有的产品和技术难以满足消费者的多元化需求。对于重组胶原蛋白产品的研发,仍然存在许多机会。


近年来,合成生物学飞速发展,DNA测序、DNA合成、DNA编辑和基因表达调控等关键底层技术的进步和成本不断降低,显著提升了我们对胶原蛋白的合成生物制造能力。通过对胶原蛋白DNA的精准操控,在中心法则的框架下,获得可预测、可定量的生物学性状,实现定制化重组胶原蛋白表达及量产优化。这些产品广泛应用于医疗、美容和保健等领域。


应用方向


用于皮肤修复、口腔修复的生物敷料,骨修复,软骨组织再生等

多种药物载体的构建

用于面部皱纹和疤痕修复的医美注射填充剂,美白、保湿、抗衰老等护肤产品

水解胶原蛋白作为功能性食品,如咀嚼片、蛋白粉等


随着国家政策、产业及资本对重组胶原蛋白领域的聚焦,合成生物学技术成为重组胶原蛋白研发的制胜法宝。目前,部分类型的重组胶原蛋白已成功进行商化业开发与生产,各类相关研究也在日趋深入。






重组胶原蛋白开发过程

人源胶原蛋白的种类多并结构复杂,目前已发现28种类型,在人体不同的组织器官,全方位参与人体组织器官的修复和再生。其中研究较多的是Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅵ型、以及XⅢ型胶原蛋白。

重组胶原蛋白是一种利用DNA重组技术制备的胶原蛋白。在 2021 年 3 月 15 日国家药监局发布的《重组胶原蛋白生物材料命名指导原则》中,将重组胶原蛋白主要分为三类:重组人胶原蛋白、重组人源化胶原蛋白以及重组类胶原蛋白。


重组胶原蛋白的开发过程通常包括几个关键步骤,包括基因设计与合成、表达系统构建、发酵、蛋白质纯化和蛋白质表征。

基因设计与合成:选择要测试的胶原蛋白基因,然后将目标基因克隆到合适的表达载体中。

构建表达系统:将重组质粒导入合适的宿主细胞(如大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等)中进行蛋白质表达。在此过程中,宿主细胞在适当的条件下进行培养,以表达目标蛋白质。

发酵:在发酵过程中,培养基的优化至关重要。培养基中需要提供营养物质,以满足微生物的生长需要。同时,培养条件的控制也非常重要,包括 pH 值、温度、氧气供应等。

蛋白质纯化: 表达后,需要从宿主细胞裂解物中纯化重组胶原蛋白。这通常涉及一系列纯化步骤,如离心、过滤、层析和沉淀,以从其他杂质中分离和纯化目标蛋白。

蛋白质表征分析: 最后,对纯化的重组胶原蛋白进行表征,以确认其特性、纯度和生物活性。利用SDS-PAGE、Western 印迹、质谱分析和功能测定等技术评估蛋白质的结构和功能特性。



重组胶原蛋白开发过程



   重组胶原蛋白  

合成生物学解决方案

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重组胶原蛋白基因的选择和设计、表达条件的优化和验证对于获得高产量的蛋白至关重要。我们提供从“序列优化”到“基因合成”到“重组胶原蛋白表达”一站式服务。高效的基因合成、多种表达体系协助您在实验室低成本无限合成,提高胶原蛋白的表达量、亲水性和可加工性,创造更多应用可能。

重组胶原蛋白表达服务流程


正确的氨基酸序列对胶原蛋白的功能至关重要,在制备具有特定胶原蛋白序列的三螺旋多肽时,主要技术难点是基因片段的选择及三螺旋结构的稳定性。豪利777生物合成生物学赋能技术平台帮您解决胶原蛋白源头基因合成难点!


我们在重组胶原蛋白基因合成上拥有丰富经验,精准合成“高”重复基因序列。定制化基因合成设计方案、优质的菌株库与完整的分子克隆工具酶体系,协助您在实验室中低成本尝试大量的基因设计。



Reference:

[1] Yuanyuan ZHANG, Yan ZENG, Qinhong WANG. Advances in synthetic biomanufacturing[J]. Synthetic Biology Journal, 2021, 2(2): 145-160.

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