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一场跨越十年的科研竞赛,实现从0到1的突破,重组胶原蛋白赛道群雄逐鹿

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-05-26 10:11:05

这是一个在结果出来前没有掌声的故事!

这也是一场义无反顾地世纪豪赌,一群风华正茂的科学家在实验室赌上了20余年的青春;而一位企业家,则在连亏9年之后,押上了全副身家。

中国企业从0到1掌握重组胶原蛋白技术,是一个颇为艰难而曲折的过程。

从1998年开始在实验室研究重组胶原蛋白的表达方法,到2000年成功在实验室研发出重组胶原蛋白,再到2009年巨子生物成为全球率先实现量产重组胶原蛋白护肤品的公司之一,再到2011年,国产护肤品牌可复美诞生,前后横跨13年。

中国首位生物化工博士带领她的科研团队,在这长达13年的“黎明前夜”究竟经历了什么?

1、一场跨越十年的科研竞赛

万事开头难,上世纪九十年代末,中国科学家在一个国内还无人涉足的领域搞发明,尤其艰难。

一场跨越十年的科研竞赛,实现从0到1的突破,重组胶原蛋白赛道群雄逐鹿

范代娣清楚地记得,1994年刚回到西北大学时的研究条件。“由于学校经费拮据,只给了5000元的科研启动金……”

她和学生一起挤在40平米的实验室里,仅凭3000元的安家费、5000元的科研启动金和每月400元的工资,硬是向当时最前沿的“生物化工”研究发起了冲击。

“科研条件贫乏,而且也没有人指路,只有自己去蹚一条路。”范代娣和她的团队就这样开始了重组胶原蛋白的研发。

据了解,重组胶原蛋白的诞生需要经过“基因重组、细胞工厂构建、发酵、分离/纯化”四个核心步骤,整个过程既复杂又精细。

首先,要将提取的人类胶原蛋白基因片段,进行基因工程操作后转入受体宿主内,以氨基酸、无机盐为基本原料,通过高密度发酵、分离、纯化等工艺生产出重组胶原蛋白。

相对匮乏的人力和物力遇上这样一项复杂而精细的研发工程,没日没夜的工作和不断面临的失败重来就成了家常便饭。

惠俊峰教授是当时范代娣团队中的一员,也是范教授的学生之一。“失败很正常,每天都在经历失败。但每次去实验室,总能看到范老师一动不动的在那里坐着工作,就不好意思偷懒了。”他说。

但“挑战”还远不只如此。

“当时,重组胶原蛋白的实验研究取得了一点阶段性的成果,但专家根本不相信我这样一个无名小卒能做出来。专家认为发酵水平达不到汇报的水平。”范代娣回忆说,“但十几个人是心里是不服气的,科学的数字如果要质疑,我们就只能用结果说话,用事实说话。每个人都有自己的固执。”

更大的压力还来自外部环境。在当时,重组胶原蛋白的研发及产业化,其实是一场中外科学家都参与进来的全球科研竞速。

公开资料显示,早在1997年Vuorela等就成功利用毕赤酵母菌表达了人Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白全序列,虽然产量只有0.2-0.6g/L,但已经比中国领先。

范代娣团队在十分有限的条件下,还要追求科研效率,尽快做出成果。这其中的艰辛和压力是常人难以想象的。

苦心人,天不负。经过艰苦的努力,2000年年底,范代娣用基因工程技术高密度发酵生产的重组胶原蛋白正式问世,且发酵产量达到14-18克/升。2005年,该技术获得国家发明专利。

这场重组胶原蛋白的研发故事,就此取得了“从0到1”的突破,成功在全球竞争中跑赢第一步。

如今回顾这个过程,既没有如商战故事般跌宕起伏,也没有如历史故事般波澜壮阔。有的只是一群普通人在条件并不优渥的实验室里,日复一日地重复实验。但反而是这种在平凡和枯燥中,始终不曾磨灭的信念,反而更让人动容。

但取得阶段性成功的范代娣团队却即将迎来更为艰难的挑战。

2、重组胶原蛋白,到了重新被了解的历史新时刻

从被质疑是“智商税”到获得“高精尖”技术的认可,从无法实现量产的“实验室研究成果”到国产品牌的产业化技术突破,这是一个生物新材料的沉浮史,也是我国科研力量自强不息、弯道超车的发展见证。

胶原蛋白因其优异的生物学功能、生物相容性和生物可降解等特性,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,比如美容填充材料、药物递送系统、手术缝合和组织工程支架等。而重组胶原蛋白作为天然动物组织胶原的替代物,具有广泛应用于生物材料、生物医学等领域的潜力。

重组胶原蛋白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,导入选定的宿主细胞中,从而获得具有一定天然胶原蛋白特征和主要功能的蛋白质。重组胶原蛋白以其优异的生物相容性、多功能性、可扩展性和品质可控等特性,是胶原蛋白家族的直接来源,尤其是生物相容性良好的新生物功能材料领域最大的来源之一。

种类繁多的重组胶原蛋白类型及其衍生体在多种表达系统中可实现一定规模的产业化生产,为探索和拓展重组胶原蛋白的临床应用奠定了基础。此外,重组胶原蛋白技术可以用于无法从组织中规模获取的胶原蛋白类型的大量生产及一些在其他动物群体(包括鸟类和海洋物种)中存在的独特胶原蛋白类型的生产。

3、突破壁垒,重组胶原蛋白赛道群雄逐鹿

近几年,随着合成生物学快速发展,胶原蛋白行业迎来新的突破与发展,重组胶原蛋白成为更优质、更有应用发展前景的新型胶原蛋白材料。重组胶原蛋白在国内医美行业同样掀起波澜,吸引了越来越多的企业入局。

一场跨越十年的科研竞赛,实现从0到1的突破,重组胶原蛋白赛道群雄逐鹿

截至目前,国内重组胶原蛋白专业皮肤护理赛道有4家主要参与者,分别是巨子生物、锦波生物、创健医疗、聚源生物。其中,巨子生物、锦波生物在原料端、品牌端均有布局,巨子生物为国内最早对重组胶原蛋白展开研究的公司,于2011年推出了全国首个用于医疗器械中的重组胶原蛋白产品;创健医疗、聚源生物主要聚焦于原料端。除此之外,2022年,华熙生物斥资2.33亿元收购北京益而康生物工程有限公司51%的股权,进军胶原蛋白产业;丸美生物、江苏吴中、未名拾光、美神生物等一批公司也通过各种方式快速入局。

重组胶原蛋白之所以受到企业青睐,主要是因其在皮肤屏障修复、抗老,以及医美术后等方面有广阔应用前景。胶原蛋白在皮肤中最常见的是I型、III型胶原蛋白,对于整个面部轮廓的改善,包括对抗面部衰老能起到非常重要的作用。

据安徽医科大学杨森教授介绍,重组胶原蛋白能促进细胞增殖、修复屏障,还能抑制真皮里的基质金属蛋白酶,最后还能补水,从多角度解决敏感问题。

从市场规模看,重组胶原蛋白赛道市场不断扩大。相关调查数据显示,2022年中国重组胶原蛋白市场规模为185亿元,占胶原蛋白市场规模的46.6%,同比增长71.3%;2017—2022年年均复合增长率为65.3%,预计到2027年,重组胶原蛋白市场规模将达到1083亿元,占胶原蛋白市场规模的62.3%。

4、步入规范期,原料研发还能有哪些惊喜?

当一个技术驱动型的行业取得了大量关键技术突破时,建立标准、引导、规范行业正向有序发展已是迫在眉睫。今年8月1日,中华人民共和国医药行业标准《重组胶原蛋白》(YY/T1849-2022)正式实施。该文件由国家药监局提出,中国食品药品检定研究院归口。除了四川省药品检验研究院(四川省医疗器械检测中心)、山东省医疗器械和药品包装检验研究院等单位之外,巨子生物、锦波生物等主打重组胶原蛋白的科研企业凭借核心技术和科研实力也成为起草单位参与其中。

标准内容显示,该文件规定了重组胶原蛋白的质量控制要求、检测指标及其检测方法等,这份文件的发布,将在很大程度上引导重组胶原蛋白的规范化、标准化发展。

随着重组胶原蛋白行业步入规范化发展,重组胶原蛋白背后所代表的合成生物学领域也正在涌现着国产科研力量。不管是《胶原蛋白材料》入选“先进化工材料关键技术丛书”,还是巨子生物、锦波生物为代表的中国高新技术企业持续探索重组胶原蛋白更广阔的应用场景。上游端围绕原料展开的激烈战场里,中国企业参与原料核心技术研发的热情也明显提升。除开重组胶原蛋白外,更多的原料新探索正在出现。

例如,在人工晶状体赛道,西安眼得乐成功研发和生产出了第四代人工晶状体材料——交联聚烯烃。有关交联聚烯烃人工晶状体相关研究成果不仅在全球最具权威性的三大眼科会议之一——美国白内障和屈光外科学会(ASCRS)上获了奖,成为在该会议中首个获奖的中国本土企业,还启动了国内和欧洲、美国的临床试验,并期待未来获得全球上市许可。

从重组胶原蛋白到最新一代人工晶状体材料,从皮肤护理到眼科,中国本土企业们都在致力于完成从”me too”到”me better”甚至到“me only”的转变,都体现出中国本土企业对获取关键技术的不懈追求,而未来中国本土企业一定会在多个行业、多个赛道多点开花,走向全产业链一体化之路。