重组人源III型胶原蛋白受损肌修复白皮书

www.frostchina.com版权所有©2025弗若斯特沙利文 序言 胶原蛋白是细胞外基质中重要的结构成分，分布于所有组织和器官，它不仅赋予组织强度、耐久性和弹性，还广泛参与各种生物过程。其中，III型胶原蛋白作为最早被发现及应用的胶原蛋白类别之一，获得了越来越多的市场关注。 相比动物源胶原蛋白，重组胶原蛋白的产物序列与人体基因序列高度一致，使其具备更低的生物毒性和更好的组织相容性。目前，重组人源III型胶原蛋白可被广泛应用于严肃医疗、医美、功效护肤及其他领域，为了深入探究其重要性与应用潜力，本白皮书详尽阐述了重组人源III型胶原蛋白在受损肌肤修复的应用前景。 •重组III型胶原蛋白是通过基因工程技术，将人体III型胶原蛋白的编码基因导入宿主细胞，经表达、提取和纯化获得的胶原蛋白。 •重组III型胶原蛋白在安全性、活性可控性及应用潜力上优势显著。重组III型胶原蛋白的制备流程涉及基因工程、发酵或细胞培养、蛋白纯化及修饰等多个步骤。随着发酵技术优化(例如毕赤酵母表达系统)，重组III型胶原蛋白的商业化成本有望进一步降低。•重组人源III型胶原蛋白1068是具有1068个氨基酸组成的人源序列肽链。这一特点使其与人体自身的基因蛋白序列呈现出同源性，在功能域完整性和分子量方面表现良好。•重组人源III型胶原蛋白在受损肌修复、皮肤屏障修复、痤疮皮炎等皮肤问题治疗等领域的应用展现出了良好的应用前景，为皮肤健康的维护和问题皮肤的修复提供了有效的解决方案。重组人源III型胶原蛋白1068在严肃医疗、医疗美容、功效护肤等领域也展现出广阔的应用前景。 我们期待，本白皮书能够为相关领域从业者与消费者提供参考，进一步推动重组III型胶原蛋白的科学研究和临床应用发展。我们期待与业界同仁携手共进，共同开创重组III型胶原蛋白研究的新篇章。 联合发布单位多美康（北京）生物医药有限公司弗若斯特沙利文咨询有限公司 ◼目录 第一章胶原蛋白的定义与功能 1.1胶原蛋白的定义与功能--------------------------------061.2胶原蛋白的分类--------------------------------071.3 III型胶原蛋白的结构--------------------------------091.4 III型胶原蛋白的发现及应用--------------------------------101.5 III型胶原蛋白在人体中的生成机理--------------------------------111.6 III型胶原蛋白的分布--------------------------------121.7 III型胶原蛋白的功能--------------------------------131.8 III型胶原蛋白与信号通路--------------------------------14 第二章重组人源III型胶原蛋白概览 2.1重组III型胶原蛋白介绍 --------------------------------16 2.1.1重组胶原蛋白与动物源胶原蛋白的区别--------------------------------162.1.2重组III型胶原蛋白的分类--------------------------------172.1.3重组III型胶原蛋白的优势--------------------------------182.1.4重组胶原蛋白的表达体系--------------------------------192.2重组III型胶原蛋白的制备流程和关键技术--------------------------------222.3重组人源III型胶原蛋白行业发展历程--------------------------------242.4国内重组胶原蛋白行业相关政策与行业标准--------------------------------25 第三章重组人源III型胶原蛋白1068概览 3.1重组人源III型胶原蛋白1068结构特点--------------------------------273.2重组人源III型胶原蛋白1068技术原理--------------------------------283.3重组人源III型胶原蛋白1068生产制备工艺--------------------------------293.4重组人源III型胶原蛋白1068的生物功能性--------------------------------30 ◼目录 第四章重组人源III型胶原蛋白1068应用前景 4.1医美领域的应用：术后创面修复和皮肤屏障修复--------------------------------324.2医疗器械领域的应用：治疗痤疮、湿疹等皮肤问题--------------------------------334.3功效护肤领域：保湿、修复、美白等功能--------------------------------344.4其他领域的应用--------------------------------354.5重组人源III型胶原蛋白1068企业案例--------------------------------36 第一章 胶原蛋白的定义与功能 1.1胶原蛋白的定义与功能 当3个胶原蛋白肽链以三螺旋结构存在于体内组织时常被称为胶原，它是细胞外基质的重要成分，起到结构支撑、组织修复、止血等作用 1.1.1胶原蛋白的定义 胶原蛋白(Collagen)亦被称为胶原多肽(Collagenpeptide)。在体内组织中，它是细胞外基质中至关重要的结构成分，遍布于所有组织和器官，如皮肤、骨骼、肌腱、韧带、软骨等。胶原不仅赋予组织以强度、耐久和弹性，还广泛参与各种生物相互作用。胶原在所有多细胞生物的细胞外基质中都有发现，包括海绵动物、无脊椎动物和脊椎动物。而构成胶原纤维的蛋白质单体被称为原胶原(Tropocollagen)，原胶原和胶原是胶原蛋白在自然界中的存在形态，胶原是由胶原蛋白分子通过多级组装形成的具有特定结构的复杂物质。胶原一般由3条胶原肽链构成，这些链被称作α链，有些胶原分子中的α链是相同的，有些则不同。通常情况下，不同的肽链分别被称为α1链、α2链和α3链。若为不同类型的胶原，则在后面附加大写罗马数字，并用括号标注，例如I型胶原的α1链记作α1(I)，III型胶原则表示为[α1(III)]₂α2(III)。 胶原和胶原蛋白的定义如下：胶原是细胞外基质中的结构蛋白，其分子至少包含一个结构域或一个由α链构成的三螺旋结构区域，即胶原结构域。每一条α链都是一个胶原蛋白分子，天然胶原则是由三个胶原蛋白分子以右手螺旋方式构成的三螺旋结构。对于III型胶原而言，每条胶原蛋白分子质量约为13万Da。 图源:Reilly,D.M.,&Lozano,J.(2021).Skin collagen throughthelifestages:Importanceforskinhealthandbeauty.Plastic and Aesthetic Research,8,2.https://doi.org/10.20517/2347-9264.2020.153 1.1.2胶原蛋白的功能 胶原蛋白是一种产生于动物成纤维细胞的天然生物高分子，占哺乳动物蛋白质总量的三分之一。它广泛存在于所有组织和器官内，为组织提供强度、耐久性和柔韧性。胶原蛋白因其低免疫原性、生物相容性、止血性和可生物降解性等特性，成为生物材料和再生医学等领域最广泛使用的蛋白质材料之一，包括人工皮肤、胶原蛋白海绵等。 1.2胶原蛋白的分类(1/2) 目前已发现至少28种胶原蛋白，按照功能可分为纤维型胶原、FACIT、网状型胶原、MACITs4大类。胶原蛋白是人体内最为丰富的蛋白质种类，在体内不同部位起到不同作用 1.2.1胶原蛋白的分类 从遗传学到分子结构，胶原都是有不同类型的蛋白质家族。不同种族、不同组织中的胶原有着不同的化学组成或不同的构型。组成原胶原分子的每种α肽链都可以分为若干亚型，每一条α链都有一种基因编码。从理论上讲，20多种α肽链可组成1000种以上的胶原，到目前为止，已发现了至少28种不同的胶原。 根据胶原蛋白的功能，可将胶原分为成纤维胶原和非成纤维胶原。成纤维胶原包括第I、II、III、V、XI、XXIV和XXVII型胶原，非成纤维胶原可进一步分为6种:1.FACIT族胶原(FibrilAssociatedCollagenswithInterruptedTripleHelices)，包括IX、XII、XIV、XVI、XIX、XX、XXI和XXII型胶原;2.网状结构胶原，包括IV、VIII和X型胶原;3.念珠状原纤维胶原，包括VI型胶原;4.锚定原纤维或纤丝胶原，包括VII和XVII型胶原;5.跨膜区胶原，包括XIII、XVII、XXIII和XXV型胶原;6.内皮抑素相关胶原，包括XV和XVIII型胶原。 ➢胶原蛋白分类 根据胶原蛋白的功能和结构等，胶原蛋白主要可分为4大类 ➢胶原蛋白分型 对人体来说，最常见胶原主要有四种形态: •胶原I型:主要存在于成人皮肤和骨组织，数量最大•胶原II型:主要存在于软骨组织•胶原III型:主要存在于婴幼儿皮肤或血管、内膜、肠、胃器官•胶原IV型:主要存在于各组织器官的基底膜、胎盘和晶状体 1.2胶原蛋白的分类(2/2) 目前已发现至少28种胶原蛋白，按照功能可分为纤维型胶原、FACIT、网状型胶原、MACITs4大类。胶原蛋白是人体内最为丰富的蛋白质种类，在体内不同部位起到不同作用 1.3 III型胶原蛋白的结构 III型胶原蛋白具有稳定的三螺旋构象，这一结构由其特定的氨基酸序列所决定，并对其生物学功能产生重要影响 1.3.1III型胶原蛋白的结构 胶原的生物学功能在很大程度上由其空间结构决定。不同类型的胶原生理功能不同，结构也不同。例如肌腱中的胶原是具有高不对称结构的高强度蛋白,皮肤中的胶原则是松软的纤维，牙和骨骼中硬质部分的胶原含有钙磷多聚物，眼角膜中的胶原如水晶般透明。通常认为,只有具有三级以上结构的蛋白质才具有生理功能，而胶原具有完整的四级空间结构。 如右图所示，III型胶原蛋白在细胞内作为前胶原被合成。24个氨基酸长度的信号肽被切除后形成前胶原链。3条α链形成一个同源三聚体，即III型前胶原分子。通过羧基端(C)和氨基端(N)蛋白酶去除非两端的大球形域，形成III型胶原蛋白。此外，还会发生几种共翻译和翻译后修饰。 一级结构 一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序(包括二硫键的位置)。在胶原分子中，由α链构成的三股螺旋区域被称为胶原结构域，每个胶原分子至少包含一个这样的结构域。成熟的III型胶原蛋白每条链含有1068个氨基酸，三条链共同形成一个分子量接近400kDa的三螺旋结构。在III型胶原蛋白的氨基酸序列中，有一段重复出现343次的序列Gly-X-Y,X与Y可以是任意氨基酸，但X通常为脯氨酸(Pro)，而Y则通常是羟脯氨酸(Hyp)或羟赖氨酸(HyI)。这些重复的三肽单元对于维持胶原蛋白的结构至关重要。 二级结构 二级结构是指多肽链的主链进行的特定螺旋或折叠，从而形成一定的空间布局或者是形成无序的空间排列。胶原蛋白的二级结构呈现为左旋的α螺旋形态，由聚脯氨酸II(PPII)链通过左旋方式构成。每个PP II结构链每旋转一圈包含大约3.3个氨基酸残基。在此螺旋结构中，每个氨基酸残基在螺旋轴上的投影长度为0.286纳米，螺距为0.858纳米。 三级结构 在二级结构基础上，三条PPII链可以进一步组装成胶原蛋白特有的三股螺旋结构。由于胶原α链中的氨基酸序列中含有重复的“甘氨酸-X-Y”序列，X位置上的脯氨酸和Y位置上的羟脯氨酸之间存在的空间排斥力促进了螺