里程碑式突破丨巨子生物获独家专利重组人Ⅳ型胶原蛋白

　　胶原蛋白是生物体内极其丰富且功能多样的结构性蛋白质，构成了生物体组织支撑与功能维护的基础框架。在庞大的胶原蛋白家族中，Ⅳ型胶原蛋白是脊椎动物胶原蛋白超家族进化最为古老的胶原蛋白[1]。系统发育分布表明，Ⅳ型胶原蛋白在单细胞生物向多细胞生物的转变中发挥了关键作用[1]。近年来，科研人员对Ⅳ型胶原蛋白的研究日益深入，这一趋势凸显了Ⅳ型胶原蛋白在生命科学领域的重要性，也体现了科研界对于生命探索的持续努力。

　　Ⅳ型胶原蛋白：基底膜的关键构建者

　　Ⅳ型胶原蛋白不同于真皮中大量存在的Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型胶原蛋白，它是一种非纤维状胶原蛋白，目前科研界已发现6种Ⅳ型胶原蛋白亚型（α1-α6），分别由COL4A1-A6基因所编码。Ⅳ型胶原蛋白的结构由三条α链构成的三螺旋结构组成，每条α链约含1700个氨基酸残基，其结构包含三个结构域：N端7S结构域，中间G-X-Y基序构成的三螺旋结构域，及C端NC1非胶原球状结构域，这些结构域彼此之间相互作用，通过自缔合的方式排列成一个大致六边形的片状网络，在真皮、表皮连接层（DEJ层）形成具有稳定作用的含有网状结构的致密板层，是稳定DEJ层的重要支持结构。由于它能起到“粘合剂”的作用，因此也被称为“双面胶胶原”。

　　根据资料表明，Ⅳ型胶原蛋白主要以不溶性网络形式存在于肾脏、肺泡、血管、眼睛、皮肤等不同组织器官的基底膜中，对于维持基底膜的结构完整性至关重要[2]。例如在皮肤基底膜带中，组装后的Ⅳ型胶原蛋白网络为基底膜其他功能蛋白（如整合素、层粘连蛋白、巢蛋白等）提供坚实的锚定位点，这一共同协作构建起的皮肤基底膜结构，对于维持皮肤的完整性和功能稳定、调控物质运输和参与细胞信号转导等具有重要作用。若皮肤中的Ⅳ型胶原蛋白缺失或受损，将会削弱内皮屏障功能，导致皮肤血管扩张及炎症反应；同时基底膜的结构完整性会被破坏，导致皮肤的屏障功能下降，进而影响皮肤的修复和再生能力。

　　此外，Ⅳ型胶原蛋白还参与多种细胞（如上皮细胞、雪旺细胞、肌细胞以及脂肪细胞）的黏附、迁移、增殖等生物学行为。Ⅳ型胶原蛋白表达异常，可能导致小儿遗传性肾炎综合征、肺出血肾炎、糖尿病肾病、血管病变和脑孔畸形等多种疾病[3-8]。不难看出，Ⅳ型胶原蛋白不仅是基底膜不可或缺的关键结构成分，更是维持机体多种生理功能正常运行的重要基石[9]。

　　然而，Ⅳ型胶原蛋白虽展现出极高的科研与应用价值，但从基础科研向产业化实际应用的转化进程中却面临着诸多挑战。由于其制备过程复杂、成本过高，加之行业缺少有效功效片段筛选标准，特别是高活性片段的获取，这成为当前制约Ⅳ型胶原蛋白产品开发的关键因素。尽管这一领域吸引了大量科研人员的深入探索，但如何克服此类技术瓶颈，提升Ⅳ型胶原蛋白的制备效率与活性，仍是推动其发展的关键所在。

　　里程碑式科研进展，巨子生物开创性取得重组人Ⅳ型胶原蛋白专利

　　基于Ⅳ型胶原蛋白的广泛功能特性与广阔的应用价值，巨子生物不断深化对Ⅳ型胶原蛋白的科学探索，并已陆续取得了一系列重要成果。

　　近日，巨子生物在Ⅳ型胶原蛋白研究领域取得了具有里程碑意义的突破，其独家专利——重组人Ⅳ型胶原蛋白（中国发明专利：ZL 2024 1 0545206.6）获得国家知识产权局正式授权，这一成果不仅技术难度极高，而且极具开创性与挑战性，在行业内首次打破传统认知，为Ⅳ型胶原蛋白截短蛋白的应用开辟了全新路径。

　　据了解，本发明专利公开了一种重组人Ⅳ型胶原蛋白的制备方法及用途，发明目的在于提供一种分泌产量高，且修护和舒缓功效优异的、新的重组人Ⅳ型胶原蛋白。其氨基酸序列为来自天然人Ⅳ型胶原蛋白的氨基酸序列，将其应用于人体不会产生免疫反应。所述重组人Ⅳ型胶原蛋白采用天然截断的方式设计，在数万个具备筛选模型的片段中筛选得到，解决了外源杂质难去除、胶原易碎片化的纯化瓶颈问题，可实现高产与工业量产。

　　根据进一步资料显示，巨子生物重组人Ⅳ型胶原蛋白富含整合素位点和抗炎活性三肽，具有提升屏障相关蛋白，抑制炎症因子等多种生物活性，在修护和舒缓等方面功效突出，目前，该重组人Ⅳ型胶原蛋白的相关功效已通过一系列权威检测，并获得了有效论证，本文将从以下三方面进行展示：

　　1. 提升屏障相关蛋白，增加表皮厚度

　　在皮肤的表皮细胞终末分化过程中，谷氨酰胺转移酶1（TGM1）通过催化角质细胞内的蛋白质交联，形成稳定的蛋白质网络和角质细胞包膜，增强皮肤屏障功能。同时表皮厚度的增加意味着有更多的细胞层来阻挡外界有害物质的侵入，并且能减少水分散失，强化皮肤的物理屏障和化学屏障功能。

　　在体外利用人正常皮肤细胞构建3D表皮模型，加入重组人Ⅳ型胶原蛋白干预42h后，将模型环切取下固定、包埋、切片后，进行谷氨酰胺转移酶1（TGM1）免疫荧光染色和H&E染色，显微镜下拍照观察，采集图片并进行分析。

　　3D皮肤模型TGM1免疫荧光和组织形态结果显示，与对照组相比，样品重组人Ⅳ型胶原蛋白组皮肤屏障相关蛋白TGM1表达量显著增加，表皮厚度显著增加。

　　通过以上权威检测结果可直观看到皮肤屏障相关蛋白显著增加，表明本授权专利的重组人Ⅳ型胶原蛋白具有优异的修护功效。

　　2. 抑制炎症反应

　　当皮肤受到紫外线照射、微生物感染、化学物质刺激等外界因素影响时，皮肤中的免疫细胞如巨噬细胞、角质形成细胞等会被激活，释放出TNF-α和IL-8等炎性细胞因子，可以启动慢性炎症反应，导致皮肤出现红肿、瘙痒、疼痛等炎症症状。

　　基于LPS刺激的巨噬细胞RAW264.7模型，重组人Ⅳ型胶原蛋白干预后，巨噬细胞RAW264.7炎症因子TNF-α和IL-8的分泌量均显著降低，且与模型组相比具有统计学差异（P<0.001），对炎症因子TNF-α和IL-8的抑制效果明显优于Ⅳ型胶原蛋白α2链（Ⅳ-α2）其他截短蛋白（Ⅳ-1、Ⅳ-2、Ⅳ-3）和市售Ⅳ型胶原蛋白全长链（Ⅳ-Sigma）。

　　以上实验依据化妆品舒缓功效测试相关团体标准（T-SHRH 034-2021）进行检测，通过验证巨子生物重组人Ⅳ型胶原蛋白对巨噬细胞RAW264.7炎症因子TNF-α和IL-8的抑制效果，表明本授权专利的重组人Ⅳ型胶原蛋白具有良好的舒缓功效。

　　3. 抑制内皮素-1（ET-1）

　　内皮素-1（ET-1）是一种由内皮细胞分泌的生物活性多肽，具有多种生物学功能。ET-1可以使皮肤血管收缩，且在炎症反应中起到重要的介导作用，还可促进黑色素细胞合成黑色素。

　　通过抑制内皮素-1（ET-1）的分泌，可减少血管的异常收缩，避免因血管过度收缩和扩张引起的皮肤泛红；并且能够减少炎症因子的释放和炎症细胞的聚集，减轻皮肤炎症反应，从而缓解因炎症导致的皮肤泛红；同时可减少黑色素的产生，避免色素沉着加重泛红现象，间接起到舒缓褪红的效果。

　　通过过氧化氢刺激人脐静脉内皮细胞（HUVEC），与正常对照组相比，模型组ET-1基因表达量明显上升，表明造模成功。

　　基于过氧化氢刺激的HUVEC细胞模型，样品重组人Ⅳ型胶原蛋白干预后，HUVEC细胞ET-1基因表达量显著降低，与模型组相比具有统计学差异（P<0.001），且对ET-1基因表达的抑制效果明显优于Ⅳ型胶原蛋白α2链（Ⅳ-α2）其他截短蛋白（Ⅳ-1、Ⅳ-2、Ⅳ-3）和市售Ⅳ型胶原蛋白全长链（Ⅳ-Sigma）。

　　通过以上过氧化氢刺激的HUVEC细胞模型实验表明，本授权专利的重组人Ⅳ型胶原蛋白具有舒缓褪红功效。

　　独家专利，助推重组人Ⅳ胶原蛋白更广泛应用

　　事实上，重组人Ⅳ型胶原蛋白的优异功效及应用前景并不限于上文所提及的范畴。从目前科研界关于Ⅳ型胶原蛋白研究的多篇文献资料及巨子生物对于重组人Ⅳ型胶原蛋白的相关研究成果可了解到，Ⅳ型胶原蛋白还具备修复基底膜屏障、降低血管通透性、减轻热应激伤害等多重生物学功效。据悉，巨子生物已将本次所获得的重组人Ⅳ型胶原蛋白专利独家应用于旗下旗舰品牌，以更进一步满足屏障修护、舒缓褪红、光电项目术后修复等多种皮肤护理需求。

　　与此同时，巨子生物在重组人Ⅳ型胶原蛋白的研究领域早已进行了积极且全面的布局，其科研团队凭借深厚的科研实力，已陆续成功申请并获得了多项该型别重组胶原蛋白的创新专利，且将在未来陆续公开这一系列新的专利成果。此次所取得的突破性进展，不仅进一步巩固了巨子生物全球重组胶原蛋白领导者[10]的地位，更为未来重组人Ⅳ型胶原蛋白在皮肤科学以外的领域，如医学组织修复、生物材料制备等，奠定了更为坚实的基础。

　　在生命科学领域不断创新突破的当下，重组胶原蛋白正逐步筑起连接生命科学与美好生活的桥梁。在“生物科技服务美丽与健康”的使命指引下，巨子生物将继续致力于科研创新与开拓。依托目前已拥有的133项[11]专利及专利申请，巨子生物将进一步推动重组胶原蛋白以及更多生物活性成分从基础研究到临床应用的创新转化，促进生命科学的进步与人类健康的提升。

　　[1]Fidler AL, Boudko SP, Rokas A, Hudson BG. The triple helix of collagens - an ancient protein structure that enabled animal multicellularity and tissue evolution. J Cell Sci. 2018 Apr 9;131(7):jcs203950.

　　[2]Fidler AL, Darris CE, Chetyrkin SV, Pedchenko VK, Boudko SP, Brown KL, Gray Jerome W, Hudson JK, Rokas A, Hudson BG. Collagen Ⅳ and basement membrane at the evolutionary dawn of metazoan tissues. Elife. 2017 Apr 18;6:e24176.

　　[3]Chernousov MA, Stahl RC, Carey DJ. Schwann cells use a novel collagen-dependent mechanism for fibronectin fibril assembly. J Cell Sci. 1998 Sep;111 ( Pt 18):2763-77.

　　[4]Espinosa Neira R, Salazar EP. Native type IV collagen induces an epithelial to mesenchymal transition-like process in mammary epithelial cells MCF10A. Int J Biochem Cell Biol. 2012 Dec;44(12):2194-203.

　　[5]Dai, J., Ma, M., Feng, Z. and Pastor-Pareja, J. C. (2017). Inter-adipocyte adhesion and signaling by collagen Ⅳ intercellular concentrations in Drosophila. Curr. Biol. 27, 2729-2740.e4.

　　[6]Abreu-Velez AM, Howard MS. Collagen Ⅳ in Normal Skin and in Pathological Processes. N Am J Med Sci. 2012 Jan;4(1):1-8. doi: 10.4103/1947-2714.92892. PMID: 22393540; PMCID: PMC3289483.

　　[7]Khoshnoodi J, Pedchenko V, Hudson BG. Mammalian collagen Ⅳ. Microsc Res Tech. 2008 May;71(5):357-70.

　　[8]Steffensen LB, Rasmussen LM. A role for collagen type Ⅳ in cardiovascular disease? Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2018 Sep 1;315(3):H610-H625.

　　[9]Timpl R, Brown JC. Supramolecular assembly of basement membranes. Bioessays. 1996 Feb;18(2):123-32.

　　[10]来源：欧睿信息咨询（上海）有限公司，按2023年营业收入计。重组胶原蛋白企业指具备自主研发、生产与销售重组胶原蛋白原材料或应用自有重组胶原蛋白为主要原料生产、销售终端产品的企业。重组胶原蛋白定义为：采用重组DNA技术，对编码所需人胶原蛋白质的基因进行遗传操作和（或）修饰，利用质粒或病毒载体将目的基因带入适当的宿主细胞（细菌、酵母或其他真核细胞等）中，表达并翻译成胶原蛋白或类似胶原蛋白的多肽，经过提取和纯化等步骤制备而成，包含重组人胶原蛋白、重组人源化胶原蛋白、重组类胶原蛋白等。于2024年3月完成调研

　　[11]数据截至2024年6月

编辑：韦瑞娜