重组角蛋白新纪元即将开启 重庆大学这支科研队领跑世界
华龙网讯(徐俊聪)如果有一种神奇的喷雾,只需喷上几个小时就可能让坏死的毛囊“重生”,有望轻松长出一头秀发,你是否心动?如果有一款牙膏能轻松缓解困扰你多年的口腔溃疡,你是否愿意使用?
以上并非天方夜谭。角蛋白,一种生物体中自然存在的蛋白质,鲜为大众所知,却是拥有快速止血、促进组织修复再生等强大功能的生物材料。在重组角蛋白基础上研发的相关产品,就能实现文章开篇描述的场景。
在重庆,就有这样一支全球领军的科研团队,深耕重组角蛋白领域17年,发表相关论文40余篇,申请专利30余项。近期,该团队再获突破,首次绘制出17 种人发角蛋白的调控创面修复功能谱。
重组角蛋白到底有何神奇功效和应用价值?未来重组角蛋白将如何影响百姓的日常生活?带着问题,华龙网记者专访了全球重组角蛋白研发领先人物、重庆大学生物工程学院博士生导师郝石磊,一起揭开重组角蛋白的神秘“面纱”。
何为角蛋白?
天然蛋白质,生物活性高、修复功能强
角蛋白是纤维结构蛋白家族之一,存在于动物的发、毛、角、爪、蹄、喙及其他表皮结构中,可保护上皮组织细胞免受损伤或压力。
关于角蛋白的应用来源已久,早在明朝中药材著作《本草纲目》中就明确记载了一种名为“血余炭”的物质,被广泛用于止血、化瘀、散结等治疗。科学研究表明“血余炭”的主要结构和功效成分就是角蛋白。
“外源性添加的角蛋白与人皮肤表面的角蛋白具有相似的生物活性的框架支撑结构,可以刺激周围组织的修复及上皮细胞的增生,促进基底角质细胞的迁移、促进生长因子的表达以及胶原蛋白的产生。”郝石磊解释说。
20世纪初期以来,全球范围内的科研工作者对角蛋白材料的功能和作用机制研究一直在不断深入。“角蛋白可以促进血小板聚集和激活凝血酶原,而且可以加速胞外基质骨架形成和促进细胞粘附生长,因此在生物医学及组织工程领域,角蛋白有巨大的应用价值。”郝石磊表示,角蛋白的生物活性高,除了能急救止血、保护皮肤、呵护头发,在急慢性创面修复特别是针对糖尿病足溃疡、褥疮等慢性难愈合创面的快速愈合、脊髓和神经以及其他器官组织的再生修复等都有强大的功效。
提取or重组?
另辟蹊径,填补世界重组人源角蛋白领域的空白
为了研究透角蛋白的作用机制,充分发挥它的强大功能,重庆大学生物医药与健康工程实验室开始了长达十余年的角蛋白技术研究。
在研究过程中,他们发现,不同物种、不同质量的毛发提取出来的角蛋白质量层次不齐,存在提取纯度不高、污染环境、病毒隐患等问题。为了规避这些安全风险,并且经过大量的实验和论证,他们最终把研究方向定在了重组角蛋白技术,是全球范围内最早开始研究重组角蛋白的团队之一。
人体角蛋白种类繁多,其在人体的分布各异,功能也具有特异性。角蛋白的复杂性决定了筛选角蛋白以及功能研究是一个非常漫长和艰辛的过程。
“将17种人发角蛋白全部做出来是研究中的最大挑战。”郝石磊说,过去十多年,团队的研究一直聚集在人源角蛋白的重组上,他们重组表达了17种人发角蛋白,构建工程细胞表达人源角蛋白并进行分离纯化。“目前团队研制出的重组人源角蛋白新材料,可以达到95%的纯度,未来甚至可以达到99%的纯度。”郝石磊说,不仅如此,这种不依赖于原材料的重组技术让角蛋白量产化成为可能。
近期绘制出的17 种人发角蛋白的调控创面修复功能谱,不仅揭示出人发角蛋白在创面修复效果的规律(具有差异性),还能快速确定创面修复性能最佳的角蛋白,从而实现精准靶向治疗。
从无到有、从超越到引领。纵观全球重组人源角蛋白技术研究领域,重庆大学生物医药与健康工程实验室拥有至高的话语权和领先地位。他们的研究成果已收录在Adv. Funct. Mater 、Nano Lett、J Control Release、ACS Appl Mater Interfaces等工程技术一区、医学一区的国际顶级期刊,斩获30余项专利技术,填补了世界重组人源角蛋白领域的空白。重庆也成为重组角蛋白研究的重要阵地。
研究如何落地?
从克级到百公斤级的量产化生产基地在重庆建成
全球范围内将角蛋白成功转化为民用、医用健康产品的案例并不多。重组角蛋白作为领跑全球的原创科研技术,如何被大众接受、为社会所用,为国家发展做贡献?
郝石磊表示,为了加快科研成果向产业转化的步伐,重庆大学科研团队深入企业,与海默斯(重庆)医学生物技术有限公司开展合作和联合技术攻关,走科研与产业相结合的道路。
“17 种人发角蛋白的调控创面修复功能谱绘制出来后,对不同角蛋白的运用会更加精准,能够实现哪一批角蛋白对止血、修护、生发的效果好就批量生产哪一批。”郝石磊说到。
目前,针对口腔溃疡、牙龈出血等口腔问题的牙膏产品已经开始上市销售。最近,科研团队又将生发效果好的角蛋白用于毛发生长实验,发现发丝不但长得黑,而且直径也粗大,有助于防脱、生发。
在医用领域,郝石磊团队研发的一款用于糖尿病足溃疡修复的凝胶,已基本完成临床研究,下一步将按照法规要求进行产品临床研究和注册申报,预计三年左右获取产品注册证。
科学技术是为获得更好的生活品质而服务的。在重庆璧山区,海默斯公司的从克级到百公斤级的角蛋白量产化基地已经建成。郝石磊表示,未来,团队将坚持科研、科普“两手抓”,在角蛋白赛道上持续领跑,让原创科研技术普及全国、走向世界。