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酵母,一种“上升”的制造胶原蛋白的方法

信贷:Pixabay

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ProColl这家位于南威尔士的医疗生物材料公司发明了一种利用酵母制造胶原蛋白的新方法。该公司的目标是以一种比传统方法更有效和更便宜的方式,为探索基于胶原蛋白的生物技术的研究提供支持。

188金宝搏备用Jonathan Widdowson是ProColl的主管,也是皇家工程院企业中心的企业研究员,他了解了更多关于酵母如何用于制造胶原蛋白以及这种方法的应用。

莫莉·坎贝尔(主持人):你能告诉我们关于ProColl的发展和你的目标吗?

Jonathan Widdowson (JW):
ProColl始于我和斯旺西大学的克里斯·赖特博士的研究。通过商业供应商,我们亲身体验了胶原蛋白对研究人员的负担能力,以及我们自己生产材料所需的时间限制,一个月的固体提取只生产了几克材料。我们希望能够让胶原蛋白在研究界的所有人都能负担得起。

除此之外,令我们感到不满的是,胶原蛋白的唯一来源是从动物(通常是牛)身上提取的,这种材料的质量和纯度非常值得怀疑。胶原蛋白必须是纯净可靠的,才能在研究中发挥良好作用,因为如果没有可靠的来源材料,研究结果会有很大的变数。

这让我们相信,利用我们在胶原蛋白、分子生物学和化学工程方面的综合知识,可以设计出更好的解决方案。我们的解决方案是使用酵母酿造人体胶原蛋白链(类似于啤酒生产方式),生产出具有完美生物相容性的纯产品,而不是通过屠宰动物产生的。

这使我们能够将生产规模扩大到商业水平,同时保持高度的工艺控制和纯度;一直以来,只需要两名技术人员就可以将产品生产到全球范围内。此外,这意味着我们可以为全球的研究人员提供更实惠的解决方案,胜过动物来源的胶原蛋白。

MC:目前胶原蛋白的制造面临哪些挑战?

JW:
胶原蛋白传统上是用动物组织制造的,动物组织用化学物质去除其他蛋白质。这一过程改变了胶原蛋白的结构,降低了其用于组织工程和修复的功效。

这一过程本身非常复杂,需要大量的人力资源,从而提高了材料的成本。目前,拼贴的成本(平均)约为1800英镑/克,考虑到我们目前作为一个研究团体所致力于的人工生长器官需要10到数百克,这是有问题的。

使用动物还引发了伦理问题和传染病传播的风险。这些病毒不仅包括牛海绵状脑病(BSE),而且正如我们近年来所看到的,还包括从动物传播的其他病毒,包括禽流感、SARS和最近的武汉冠状病毒爆发。能够摆脱这一点意味着我们可以完全避免疾病传播,使用几个世纪以来在食品和饮料生产中安全使用的生物体。

胶原蛋白不仅仅是一种结构蛋白,它还有更多的功能。它约占人体蛋白质的三分之一,在传递健康和幸福信号方面发挥着许多重要作用。胶原蛋白提取的艺术在于保留胶原蛋白的结构和功能,同时使其在研究环境中可用。如果你做得太过分,你可能会得到明胶和胶原蛋白肽,它们用于化妆品行业,但对医学没有用处。另一方面,太少的加工,留给你的材料不能适应,修改,印刷或成型有效。

MC:你能告诉我们更多关于用酵母生产胶原蛋白的事情吗?这将如何克服当前的挑战?

JW:
我们的工艺利用人类基因组计划、化学工程、发酵和分子生物学原理获得的知识,以生产具有生产和分泌人类胶原蛋白能力的酵母。然后,我们可以收集、提纯、检查并储存在高度纯净的提取物中。我们不需要使用动物或刺激性的化学物质来改变材料的结构;相反,我们可以简单地收集胶原蛋白,并将其应用于组织工程、癌症研究模型、食品和饮料补充剂等领域。

我们生产的材料是人类胶原蛋白链,我们可以将其打印成原纤维,在保持研究所需的操作特性的同时,提供高阶结构。由于材料是人类的,这意味着测试新药、癌症系或组织模型的模型将受益于使用最天然的胶原蛋白,从而可以直接融入宿主,减少与动物来源相关的排斥问题。

这一过程的结果是,可以生产出有史以来第一个与素食兼容的胶原蛋白产品,没有伦理障碍,纯度高,生物相容性好,价格实惠。

MC:这项技术在生物治疗和生物技术领域有什么应用呢?

JW:
胶原蛋白已被使用多年,其特性和应用已经广为人知。胶原蛋白适用于药物输送、伤口治疗以及医疗设备的工程和涂层,其中胶原蛋白为患者的细胞提供了可识别的材料。

最重要的是,该技术利用组织生物材料的黄金标准,使组织工程和再生医学的未来得以实现。

我们生产的胶原蛋白还为增强化妆品和营养食品系列提供了好处,可以帮助促进更健康的组织,取代因衰老和损伤而损失的物质。

最后,我们目前正在与合作伙伴合作,探索胶原蛋白作为生物塑料的潜在用途,它为塑料包装提供了可生物降解和可食用的替代品。

MC:你们的下一步计划是什么?

JW:
在皇家工程院企业中心、AgorIP和EPSRC资助的支持下,我们已经能够将技术从一个想法转化为大规模生产产品。我们现在正寻求实现人类胶原蛋白产品的完全商业化生产,使ProColl能够促进研究。

我们目前正在与合作伙伴合作,为我们的本土新型胶原蛋白供应获得制造合同,以便将一系列产品推向市场。目前,我们正在全球范围内寻找热情的分销合作伙伴,以确保材料能够覆盖全球。

我们即将启动第一轮融资,这将使我们能够加速胶原蛋白产品及其应用,并向全球新市场和行业开放胶原蛋白。

Jonathan Widdowson是ProColl的主管,也是皇家工程学院企业中心的企业研究员,他正在与技术网络的科学作家Molly Campbell交谈。188金宝搏备用

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莫莉坎贝尔
莫莉坎贝尔
高级科学作家
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