突破跨膜蛋白结构难题，未名拾光重组XVII型胶原蛋白二类医疗器械证/专利获批

6月前

重组胶原蛋白作为抗衰领域的新赛点，持续受到产业与资方的广泛关注。近期，重组胶原蛋白行业再添“一把火”！

2024年5月14日，合成生物学企业未名拾光全资子公司苏州拾光医药生物科技有限公司的重组XVII型胶原蛋白获得国家二类医疗器械证（苏械注准 20242141090）。与此同时，未名拾光还获得了重组XVII型胶原蛋白的发明专利授权（专利名称：重组XVII型胶原蛋白及其表达体系，专利号：202410281582.9）。

XVII型胶原蛋白：自带“基底抗衰”和“防脱固发”光环，却因跨膜结构难以合成

XVII型胶原蛋白（Collagen XVII，17型胶原蛋白），又名为COL17，是一种跨膜蛋白，在维持表皮黏附所涉及的细胞内外结构之间的联系发挥着至关重要的作用。

XVII型胶原蛋白在多种组织中都有表达，在皮肤中的表达量最高，在抵抗皮肤衰老、维持毛囊干细胞稳态等方面具有重要作用。XVII型胶原蛋白有助于细胞内角蛋白丝网络与基底膜细胞外蛋白之间的连接，从而建立上皮细胞与下层基底膜之间的黏附性，以促进表皮更替，稳固基底膜。

此外，越来越多的研究证明，毛囊老化或受损的根本原因是XVII型胶原蛋白的缺失。XVII型胶原能维持毛囊干细胞活性，预防毛囊微小化；维持黑素干细胞稳态，预防白发生成；清除头皮衰老细胞，实现头皮健康。

手握“基底抗衰”和“防脱固发”两大王牌，XVII型胶原蛋白一跃成为胶原领域和美妆个护原料的“顶流”。

跨膜的特殊结构是赋予了XVII型胶原蛋白异于其他胶原优异秉性的精髓，但也直接造成了合成难题。未名拾光联合创始人陈家悦告诉动脉网，类似XVII型胶原蛋白这样的跨膜蛋白在人和动物体内极其稀有，且为非胞外分泌性胶原蛋白，分子量大，难以通过传统的动物提取方式获得。近年来随着合成生物技术发展，XVII型胶原蛋白的合成成为可能，即便这样，跨膜蛋白的合成也是整个蛋白合成界的难题。

XVII型胶原蛋白是“插在细胞膜上的”，一端在细胞外，一端在细胞内。这种“跨膜域”结构使得其在细胞内的合成、折叠和分泌过程比非跨膜蛋白更为复杂。而跨膜结构也使得XVII型胶原蛋白在细胞内的运输和定位可能需要特定的细胞机制。如此种种原因，让XVII型胶原的合成困难重重。

如果用合成Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白的方法合成XVII型，则无法获得有正常结构的蛋白，也就意味着无法发挥XVII型的特殊功效；如果无法完整合成跨膜域，只合成了跨膜域的其中一段，那合成的XVII型也“没有灵魂”，没有实际功能。

XVII型胶原蛋白的复杂结构^[1]

通过纳米圆盘和天然脂质囊泡技术，合成拥有XVII型特殊跨膜结构的重组XVII型胶原蛋白

蛋白质的结构决定功能。陈家悦告诉动脉网，作为一种跨膜胶原蛋白，XVII型胶原无法像I型或者III型那样可以通过微生物简单发酵生产，因此之前市面上的重组XVII型胶原主要生产的片段是类似I、III型胶原的绿色区域。然而其他重要结构的缺失使得这类片段无法发挥XVII型胶原完整的功能。

未名拾光打造了能够合成复杂跨膜蛋白平台，并通过自主研发的纳米圆盘和天然脂质囊泡技术成功合成了具有完整结构的大分子XVII型胶原蛋白，并获得发明专利。在此技术平台中，重组的XVII型胶原蛋白的跨膜区域能够被纳米圆盘或天然囊泡中的脂质层包裹，从而维持其完整的结构。而这一合成技术，也发表在材料学顶级期刊《ADVANCED MATERIALS》（先进材料，影响因子=32.086）上，并在当时打破了行业的影响因子纪录。

专利内容同时提到，这种结构完整的XVII型胶原在功效上具有极大优势，实验表明其稳定性更高，在医美治疗后在人体内留存更长的时间，可以促进自身I型、III型及XVII型等胶原蛋白的合成，提高面部的真皮层密度和真皮厚度。

未名拾光重组XVII型胶原蛋白的人体功效

陈家悦介绍道，XVII型胶原蛋白最复杂的就是跨膜问题。跨膜蛋白的合成依赖于膜结构。跨膜蛋白在细胞膜上形成，类似于在布上刺绣图案，需要膜结构才能维持其正常结构。正确的XVII型胶原蛋白结构是由蛋白和膜本身一起构成。跨膜蛋白在合成过程中是边合成边跨膜，两个过程密不可分，如此，XVII型胶原蛋白的结构才正常，真正发挥功效。

纳米圆盘和天然脂质囊泡技术是未名拾光实现成功跨膜的关键“武器”。纳米圆盘是包含磷脂双分子层的小圆盘，就像承接刺绣的膜布，辅助合成跨膜蛋白，为其提供稳定的结构。天然脂质囊泡技术则通过使用天然的动植物细胞膜模拟细胞环境，不仅可以提供胶原蛋白跨膜条件，同时可以促进胶原蛋白与细胞膜的融合，模拟其在人体中的作用流程。并且，这些脂质囊泡的结构与细胞膜一致，拥有完全天然的结构，可以应用于各种各样复杂膜蛋白的合成。

基于成功合成的XVII型胶原蛋白，未名拾光通过自主搭建的天然生物活性分子数据库（百亿级）并结合计算机深度学习、虚拟筛选和噬菌体展示技术等高通量筛选手段，在人XVII型胶原蛋白中筛选出最关键的一处信号片段，再通过DNA重组技术与生物合成的方式进行生产制备，推出了“Time-Col17”小分子XVII型胶原蛋白。在保留XVII型胶原蛋白关键活性功能的同时使其可以通过护肤途径吸收，极大地拓展了下游护肤品牌的应用场景和产品形态。

同时，基于XVII型胶原蛋白的修复功效，未名拾光也计划开发用于滚针术后修复的创伤修复产品、类似面膜的贴片敷料日常皮肤护理产品，以及居家使用的次抛护理产品。

除本次获批的重组XVII型胶原蛋白外，未名拾光还拥有重组Ⅲ型胶原蛋白、重组纤连蛋白、重组贻贝黏蛋白、重组弹力蛋白等重组功能蛋白。

重视材料设计和发现，

打造端到端的平台

未名拾光的愿景并不止于，其目标是成为全球化生物材料供应商。

“之前，无论是医美行业还是美妆行业，都缺乏这样的平台系统，很多原材料的发现是基于偶然或者一些理性设计，但是这些方法很难系统性产出新原料。”基于这样的认知，未名拾光结合人工智能与数字技术，自主搭建了植物、微生物与人体天然活性分子数据库、高通量筛选平台、生物合成平台和仿生设计等平台，打造了端到端的平台，并基于此构建了“成分发掘——功效评价——规模量产”的生物智造创新全链条。

“我们建立了一个阶梯式的平台化生物新材料研发体系。先是最底层的技术平台，然后是基于该平台衍生的产品，最上面是属于不同应用场景的具体产品。” 未名拾光创始人赵亚冉告诉动脉网，未名拾光平台分为材料设计、评价与量产三个阶段。

首先，通过上述打造的数据库平台快速发现能够满足特定需求的新材料，这些材料往往是创新的，能够解决之前无法解决的问题；其次，通过新的评价体系，如AI模拟和基于人体活体皮肤的透皮吸收平台，来评估材料的适用性，确保这些新材料在特定应用场景中的表现；最后，利用多维合生平台，采用多样化的生产手段，包括动物、植物、微生物和无细胞合成，来量产这些生物活性材料，同时保证其结构、功能和成本效益。

“这个端到端的研发平台使我们能够快速推出各种不同的重组蛋白产品，如重组XVII型胶原蛋白、I型、III型胶原蛋白等。这些产品的研发和生产都依赖于我们的平台能力，使我们能够根据市场需求，选择开发方向，快速推出创新的生物新材料。”陈家悦补充道。

赵亚冉强调，未名拾光不仅仅是一家合成生物学公司，更是一家生物材料创新的科技企业，“生物合成本身对我们而言是一个生产技术”，公司非常重视材料学的前端的设计和发现，以及基于应用场景的材料评价体系。

在成立不到3年的时间里，年轻的未名拾光拿下了4轮融资，并且老股东真格基金与嘉程资本每轮都持续追加，这在当前浮躁的融资环境中，并不多见。

未名拾光专注于消费医疗和美容健康产业，公司业务以ToB为主，主要提供美容健康上游原料和产品，包括化妆品原料、功能性食品原料和医疗器械。现阶段，公司主要营收来自化妆品行业，同时也在拓展医疗美容和功能性食品市场。

据悉，2023年10月，未名拾光位于苏州张家港的生产基地已经投产，公司现已构建起北京、杭州、苏州的产业三角。在此基础上，未名拾光将同步拓展应用场景和渠道，从化妆品原料逐渐延伸到医疗器械代工和功能性食品原料。

参考资料：

[1] Yoshiaki Hirako et al., Demonstration of the Molecular Shape of BP180, a 180-kDa Bullous Pemphigoid Antigen and Its Potential for Trimer Formation, 1996