用陽光種出膠原蛋白

作者:Cliff Wu   |   2016 / 09 / 10

文章來源:Cliff   |   圖片來源:Joseph Wang


膠原蛋白對於許多愛美的女士們被視為一種保養聖品,除了可作為最近流行的膠原蛋白飲或美容保養品添加物,其實膠原蛋白在醫療器材的應用價值性更高。全球的生醫材料市場目前預估每年將近500億美金,其中膠原蛋白醫材的市場就佔了約150億美金。在國內也有和康、雙美及柏登等生技公司,他們的技術就是從牛、豬甚至魚身上萃取膠原蛋白來進行醫材產品的開發(詳可參照ein的文章)。

膠原蛋白截至目前可分為28型,其中最常見的第一型膠原蛋白主要分布在動物的皮膚、骨頭及韌帶等結締組織,由三條胺基酸鏈所聚合成三股螺旋的結構(見圖一),也因其三股螺旋結構是提供主要生物功能的來源,所以各家膠原蛋白製造商也都針對如何精進化工萃取技術,來降低化學萃取步驟對動物性膠原蛋白的結構破壞,以維持膠原蛋白生物功能性。

8429_用陽光種出膠原蛋白-01

(圖一)

不過,另一方面令人擔心的是,從畜產動物來源萃取的膠原蛋白一直都有狂牛症或者口蹄疫病原汙染甚至於重金屬汙染的隱憂。前幾年,市面上出現一種號稱從植物萃取的膠原蛋白化妝品,但其實那只是廣告行銷手法,所謂的植物性膠原蛋白其實只是從大豆或木耳等植物所萃取的水溶性纖維,並不具有膠原蛋白類似的氨基酸序列及組織修復功能,真正的膠原蛋白只出產於動物。

但一家以色列的生技公司-Collplant打破了這樣的限制,真的使用植物生產出仿人類膠原蛋白。這間創新醫材公司,成立於2015年,不同於傳統從動物來源萃取的膠原蛋白,他們透過基因改造的技術將人類膠原蛋白合成相關的五個基因送入菸草,經過8周的陽光種植後,從菸草葉子去萃取人類膠原蛋白胺基酸序列,再組合成具三股螺旋結構的仿人類膠原蛋白原料。

Collplant公司宗旨是替再生醫療市場創造出全新的組織修復產品。目前的產品線已有針對骨科填補、傷口修復的創新醫材通過FDA及CE認證。而未來即將推出的產品線有3D列印的生物膠、結合PRP(血小板修復術)與膠原蛋白的關節韌帶修復醫材、具抗菌效果的手術傷口修復醫材。

從該公司發表的科學文獻,使用基改技術所製備出來的仿人類膠原蛋白與目前常見市售的動物性膠原蛋白進行比較,可發現因為其膠原蛋白序列與人類相同,而較從豬或牛來源的膠原蛋白(跟人相似度約91%)生物相容性的表現會更好,對於過敏體質的人能有效降低其對外來醫材的排斥風險(PS:目前使用豬或牛來源膠原蛋白產品需事先進行過敏試驗,通過者才能接受該醫材的使用)。

若檢測其collplant的膠原蛋白3股螺旋結構,仍發現其與人類膠原蛋白不同,但已比豬或牛膠原蛋白經過化工萃取,其結構更為相似,見圖二。明顯可知,Collplant公司的膠原蛋白品質較傳統動物來源製程的膠原蛋白將具更好的生物功能性。

8429_用陽光種出膠原蛋白-02(圖二)

從我的觀點來評價這家公司,這是一家極具創新潛力的公司,雖然使用基改產品做為食品仍有很多爭議,但是在生醫材料應用上卻極具價值,能夠真正改善目前使用牛或豬膠原蛋白可能有病原菌傳播或部分病患過敏等問題,真正的能讓人體可以使用與人類胺基酸序列一模一樣的膠原蛋白。但是使用植物系統來生產動物性蛋白的缺點,亦顯而易見,就是膠原蛋白結構上仍無法跟人類一樣。主因是植物仍缺乏動物性蛋白質後修飾的步驟,而有經過此步驟的膠原蛋白,才真的稱得上是100%的人類膠原蛋白。

參考文獻:

  1. Hardman research note (COS website).
  2. Global Markets for Media, Sera and Reagents in Biotechnology.
  3. Human collagen produced in plants More than just another molecule. Bioengineered. 2014 Jan 1; 5(1): 49–52.
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