投资风向的转变,让上游的合成生物企业成为万众瞩目的焦点。其中,重组胶原蛋白是近两年崛起的一股新兴势力,逐渐呈现出超越透明质酸、多肽等生物原料,站上成分界顶流的趋势。
我们在感受到这一赛道“投资热”的同时,不免担忧重组胶原蛋白的功效真实性及含金量。被质疑身兼“规则制定者”和“参赛者”的重组胶原蛋白厂商们,也时刻面临着一个灵魂拷问:重组胶原蛋白是否为智商税?
本文,聚美丽邀请了市面上主要的胶原蛋白厂家以及行业专家,再度聚焦这个“老生常谈”的话题,进行了一次完整的探讨。
一个产业能否率先实现突破,并不取决于某一时刻的突发奇想,其背后是长期的经验积累。在重组胶原蛋白长达60多年的科研历史中,国内外实则处于同一起跑线,中国学者更是在重组胶原蛋白领域充分展示出卓越的研发水平和创新精神。
2000年是基因工程技术的应用初级阶段,中国女科学家范代娣的研发团队在这一年率先突破国际上重组胶原蛋白表达量低的瓶颈,找到了高效生产重组胶原蛋白的方法。这也成为了合成生物技术概念在化妆品行业兴起的一个预兆。
在往后的二十余年中,国内重组胶原蛋白经历了屡次产能扩大与升级,被一波波资本浪潮推向舞台中心。那么,抛开产业规模化不谈,重组胶原蛋白在功效护肤品中到底是怎样的地位?它的具体功效和作用途径到底是什么?
作为哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白,胶原蛋白广泛分布于组织和器官中,占据了总蛋白质含量的25%-30%。其主要由特殊的三重螺旋结构链组合而成,具体结构图如下所示:
由图可知,原胶原为胶原蛋白的基本结构单元,每条原胶原链大约含有1000个氨基酸单体。原胶原肽链的一级结构具有(Gly-X-Y)n重复单位,X 和Y可以为任意一种氨基酸,通常为脯氨酸和羟脯氨酸,少数为赖氨酸和羟赖氨酸。
而根据不同的氨基酸蛋白质编码,可形成的胶原蛋白类型多达29种,按照发现的序号命名,常见的有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅺ型等。Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白构成了细胞外基质网状结构,是真皮层中最主要的胶原蛋白类型,因此应用最为广泛。
然而在实际应用中,动物源提取的胶原蛋白常因生物兼容性低,被质疑存在传染风险和排斥风险,并且在加工和应用过程中分子链易断裂、在应用中水溶性和均一性较差,存在诸如此类的应用限制。
重组胶原蛋白是通过将胶原蛋白的天然基因序列,或重新优化设计的基因序列,导入特定的宿主细胞中培育,从而获得具有自身胶原蛋白特征以其主要功能的蛋白质。2021年国家药监局组织制定的《重组胶原蛋白生物材料命名指导原则》中,将重组胶原蛋白分为三大类:重组人胶原蛋白、重组人源化胶原蛋白和重组类胶原蛋白。
最早在1980年,美国的医学博士Uitto J等就从人皮肤细胞体外培养中得到了Ⅰ型和Ⅲ型前胶原,开启了重组人源化胶原蛋白的研究。但当时由于表达量过低,该原料始终无法突破产量限制,步入产业化进程。
回到今天,国内的重组胶原蛋白厂家已经在产量上遥遥领先,而现有的更大难题,主要在于如何寻找完整的证据链,通过科学依据证明其功效。
从社媒来看,自品牌商家打出重组胶原蛋白的护肤概念以来,这一原料就因为各种“抗老顶流”“全长基因序列”等宣传而饱受质疑。我们经常能看到号称“专业”的护肤博主发表长篇大论的檄文,控诉关于重组胶原蛋白功效的“”,认为该原料无法发挥进阶功效,止步于保湿。
“重组胶原蛋白连透皮吸收都困难”“重组胶原蛋白是新一轮的智商税,包括不限于口服、外用、涂抹等。”“日常护肤使用重组胶原蛋白只能起到基础保湿的作用”……这些声音至今还是不绝于耳。
重组胶原蛋白的保湿功效是毋庸置疑的。存在于皮肤内部的天然胶原蛋白可直接发挥大分子成膜保湿剂的作用,胶原蛋白富含羟基等极性集团;也可通过水合作用吸收水分以维持皮肤湿润,理论上可以结合自身质量10倍以上的水,并在受伤组织中防止微生物渗透。
不过,查阅学术资料可以发现,重组胶原蛋白最主要是作为一种修复材料,集中应用在医用敷料/医疗器械领域。由于功效护肤行业与医美赛道的重合度逐渐提升,这些研究基础不仅为重组胶原蛋白其带来功效背书,更帮助其在市场教育中取得了一定优势。
比如,2023年发表在《日用化学工业》上的一篇研究中,通过体外测试人皮肤成纤维细胞和角质形成细胞,研究者们在皮肤功能性基因层面验证了重组胶原蛋白能促进Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ、Smad3、MMP-1等基因的表达,从而能够促进胶原合成、抑制胶原降解,增强皮肤屏障和保湿,具备显著的抗皱功效。
巨子生物高级副总裁、首席技术官段志广回应道:“重组胶原蛋白的基础研究工作已经历经数十年,从生产技术、安全性和功效性等各个方法已经过反复验证,从分子水平、细胞水平到动物学实验验证乃至测试,相关研究工作尊重科学事实,以科研实验证明其安全性和有效性的原理和机制,促进细胞增殖、自身胶原蛋白分泌等越来越多的生物学功效正在被发掘。从目前对重组胶原蛋白的基础研究来看,在抗老和修复领域,重组胶原蛋白可以发挥重要的作用。”
溯华创始人/CEO李佳则指出,在动物源胶原蛋白占据了主要市场的时候,重组胶原蛋白借助合成生物技术充分地展示出其独特的优势,与胶原蛋白结构一致的同时具备更好的生物活性。在抗衰、美白、保湿、修护等领域,重组胶原蛋白能够更好地满足消费者多层次的需求。
事实上,与保湿成分相比,重组胶原蛋白的开发成本相对来说更高昂。再加上消费者对于胶原蛋白的天然认知主要和“抗老”划等号,因此抗老是与重组胶原蛋白适配性最高的赛道。
“胶原蛋白的功效在前期大量的科研和临床研究中已经被多方位证实。从功效机理来看,胶原蛋白在中主要通过胶原纤维对组织结构的支撑、细胞营养作用,以及针对有相应有受体的细胞产生的信号作用(包括相关细胞信号通路的激活,细胞增殖能力的提升,相关活性物质的分泌等等),在个体层面体现出填充、抗皱,修护,嫩肤,亮肤、等功效。未来更多的合成生物学对于胶原蛋白的应用研究可能跟3D打印,局部组织器官体外合成等领域有更进一步的联系。”芜湖英特菲尔生物制品产业研究院有限公司首席产品官刘军说道。
此外,锦波生物国际原料部高级产品经理杨慧敏还表示,未来,在功效护肤方向上,重组胶原蛋白除了保湿、抗衰紧致、维稳修护之外,在生发等方面还将会有理想功效。这里所说的功效都是临床功效。
如果作为支撑型生物材料(例如三类医疗器械)来使用时,重组胶原蛋白本身不需要很好的渗透性,安全性和稳定性最为重要。然而,在谈到抗衰时,一个不容回避的问题就是透皮吸收。现阶段,重组胶原蛋白最大的阻碍就是关于皮肤渗透率的分歧。
知乎专业KOL胖博士说道:“首先,全序列胶原蛋白的分子量是非常大的。即使现在护肤品中会使用的胶原蛋白片段,分子量也基本在几千或上万。再加上,皮肤本身具备亲油性,而氨基酸是亲水性的,市面上由3-4个氨基酸组成的多肽成分,其透皮吸收率甚至不高,更何况大分子量的重组胶原蛋白了。从这两个方面来看,重组胶原蛋白本身的吸收效果确实是现阶段这个原料面临的最大问题。”
传统认为分子量超过500Da的成分难以透皮吸收,而胶原蛋白的分子量达到上万Da,似乎不太可能发挥作用。但去年,中国中医科学院去年发表的一篇SCI论文中得出了不同的结果。
研究者们在小鼠胸椎左侧剃光了毛的背部皮肤涂上分子量高达5万5千Da的重组胶原蛋白,在先进检测仪器二次谐波和双光子激发荧光显微镜中,观察胶原蛋白透皮吸收过程中的高分辨率图像。
结果发现,随着时间推移,重组胶原蛋白穿过了表皮层到达线小时后,重组胶原蛋白渗透并分散在毛囊周围,这表明其可通过毛囊透皮吸收进入真皮层。
创健医疗CMO林子解释道:“皮肤是最大的器官,而胶原蛋白最大的特点是生物材料,它和传统的化学合成成分不同,具备非常高的活性和良好的相容性,使其能够快速通过毛囊,而且其皮肤渗透性已经在很多文献中都有证明,也和我们观测到的实验现象一致。”
李佳也表示:“关于重组胶原蛋白不能渗透的问题,这或许不是一个科学问题,而是市场‘一哄而上’得出的结论。实际上关于500Da的分界线,科学来源是口服药物的吸收效率,并不能完全适用于皮肤。当然,分子量越小越容易渗透是肯定的,如果能够实现大分子的非侵入式渗透是最好的。但对于重组胶原蛋白来说,小分子进入皮肤内由于降解速度过快,通常并不能完全发挥出功效,反而大分子胶原蛋白能够在体内保持更好的稳定性,对皮肤内部结构起到支撑的作用。”
段志广认为:“重组胶原蛋白的功能并不完全以分子量来衡量,更重要的还是其结构来决定。如果分子结构设计不当,大分子重组胶原蛋白也有可能没有好的功能,理论上,对于单链的重组胶原蛋白,全长结构由于氨基酸序列完整,所有原始的功能都没有缺失,是最为理想的基础原料,但是构成重组胶原蛋白的氨基酸序列,即使只有三个氨基酸的三肽,依然可能会有较为强大的生物学功能,比如GAA(甘氨酸-丙氨酸-丙氨酸)经过试验验证就发现其有良好的生物学功能。”
刘军则表示,分子量并不是比较物质空间结构大小的唯一指标,作为外用的胶原蛋白,不能单纯的从分子量来考察重组胶原蛋白的渗透性。
但解决渗透效率的问题,仍然是目前重组胶原蛋白在应用层面的重中之重。目前各种促渗和促进皮肤吸收的技术手段(例如脂质体包裹技术、纳米载体共输送技术等)为胶原蛋白的渗透提供了更好的帮助。
借助创新技术改良重组胶原蛋白的皮肤吸收率是在应用过程中有必要考虑的,胖博士说:“一方面我们可以通过结构修饰试着改变重组胶原蛋白的亲水性,另一方面也可以通过合适的载体递送系统,或者配方中的促渗技术去提升重组胶原蛋白的吸收率。”
随着产能结构的不断优化,2022年国内重组胶原蛋白市场规模已增至 185 亿元。据了解,巨子生物、锦波生物、创建医疗和聚源生物目前处于国内市场的第一梯队,这 4 家企业产品占据了国内市场的 98%,在重组胶原蛋白领域分庭抗礼。
各家胶原蛋白厂商都想铆足劲占据“第一”的位置,而不同的产品类型中,重组人源化胶原蛋白是所有厂家都在争夺的一块“蛋糕”。对于品牌和消费者来说,怎样去辨别哪家原料更好,成为了他们最关心的一个问题。
可以看到,各厂家无非是在不同类别的胶原蛋白基础上,截取不同的核心功能片段进行重构,这是最显著的差异。
对此,林子做了一个形象的比喻:“大家在选择不同片段的时候,其实不同的片段承载的是不同的功能,比如整合素位点。作为活性材料不同功能目标的位点设计,会带来与内细胞的反应也会产生变化,可以将这些蛋白活性位点和细胞受体分别比作钥匙和锁。所以我们在不同的片段设计中,其实是为了找不同的钥匙,去适配打开细胞的特定的细胞受体,也就是锁。有的厂家研究相对比较长的片段设计,就有了更多的整合素位点,就相当于打造了一个钥匙串,能够和细胞的多种功能区块产生反应。也因为功能区的差异是巨大的,因此每个蛋白设计师都拥有不同的设计思考。”
从具体产品来看,锦波生物主打的是重组人源化Ⅲ型胶原蛋白,宣称100%与同源,其结构主要由三条基因序列完全相同的单链组成三螺旋结构,该产品主要用于胶原蛋白的填充植入。
而另一家头部企业巨子生物,目前宣称已经实现一系列重组胶原蛋白的生物合成,包括不同分子量的多种重组胶原功能片段及“全长”Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型重组胶原蛋白。
以巨子生物在2022年申请的一项专利为例,其中提。