新型重组类人胶原蛋白医学及其应用.ppt

新型重组类人胶原蛋白及其应用,胶原蛋白传统提取方法的问题国内外重组胶原蛋白概况,类人胶原蛋白研发背景,胶原蛋白传统提取方式和面临的问题,1He|ckeTGelatin，ThefoodtechnologistsfriendorfoeInternationalFoodIngredients20001，6-8,类人胶原蛋白研发背景,FDA、欧盟对动物源胶原蛋白医学应用的限制234,Cooperman,L.andMichaeli,D.,1984,Theimmunogenicityofinjectablecollagen.I.A1-yearprospectivestudy.JAmAcadDermatol,10:638-646.Lee,C.H.,Singla,A.andLee,Y.,2001,Biomedicalapplicationsofcollagen.IntJPharm,221:1-22.Olsen,D.,Yang,C.L.,Bodo,M.,Chang,R.,Leigh,S.,Baez,J.,Carmichael,D.,Perl,M.,Hmlinen,E.R.,Jarvinen,M.andPolarek,J.,2003,Recombinantcollagenandgelatinfordrugdelivery.AdvDrugDelivRev,55:1547-1567.,寻找一种安全、有效并具有良好生物功效的胶原蛋白类材料在组织工程、医药美容等领域受到越来越广泛的关注,国外重组胶原蛋白的研究现状,2000年MyllyharjuJ等人使用甲基酵母表达生产准人纤维胶原蛋白，型51998年NokelainenM等用两种杆状病毒转染昆虫细胞生产类人特异性软骨胶原II型62001年NokelainenM等使用四种人类基因报道了使用甲基酵母高水平表达I型前胶原7UittoJ等从人皮肤细胞体外培养中得到了，型前胶原8VaughnPR等在啤酒酵母中表达出了携带有羟基化片断的类人型胶原蛋白9,由于哺乳动物细胞和昆虫细胞培养成本高,周期长,重组胶原蛋白表达量极低(1%左右)，培养只能限于实验规模,不可能满足产业化、大批量的需求,5MyllyharjuJ，NokelainenM，Vuorela人KividkkoKIExpressionofrecombinanthumantypeI-IIIcollagensintheyeastpichiapastorisBiochemSocTrans200028(4)，353-76NokelainenM，TuH，VuorelaNotbohmH，KivirikkoKI,MyllyharjuJHigh-levelproductionofhumantypeIcollagenintheyeastPichiapastorisYeast2001J蚰3018(9)797-8067NokelainenM，HelaakoskiT，MyllyharjuJ，NotbohmH，PihlajaniemiTFietzekPP，KivirikkoKIExpressionandcharacterizationofrecombinanthumantypeIIcollagenswithlowandhighcontentsofhydroxylysineanditsglycosylatedformsMatrixBi011998Jan16(6)，329-388UittoJ，BoothBPolakKLCollagenbiosynthesisbyhumanskinfibroblastsIIIsolationandfurthercharacterizationoftypeIandtypeIIIprocoUagenssynthesizedincultureBiochimBiophysActa1980Aug21624(2)，545619VaughnPR，GalanisM，RichardsKM，TebbTA，RamshawJA，WerkmeisterJAProductionofrecombinanthydroxylatedhumantype1IIcollagenfragmentinSaccharomycescerevisiaeDNACellBi011998Jun17(6)，5118,中国巨子生物,率先实现重组胶原蛋白规模化生产的突破,科技部对类人胶原蛋白的评价,世界首创全球唯一国际领先,类人胶原蛋白的来源和制备类人胶原蛋白的创新性类人胶原蛋白的实验研究,类人胶原蛋白介绍,人胶原蛋白基因,原始菌(不具胶原合成能力),基因工程菌的构建,反馈补料,压力脉冲,饥饿胁迫,定向调控,高密度发酵,离心除杂,除杂蛋白,除内毒素,类人胶原蛋白,蛋白质分离纯化,类人胶原蛋白的来源和制备,类人胶原蛋白的基本生物学功能,通过基因重组和生物工程技术得到的，一种水溶性高分子生物胶原蛋白在结构、特性方面与人类胶原蛋白极为相似，命名它为类人胶原蛋白,具备胶原蛋白基本生物学功能：生物相容性生物吸收性细胞粘附性促新细胞形成,ECM示意图,类人胶原蛋白的创新性,类人胶原蛋白的创新性,类人胶原蛋白的安全性评价实验,由“中国食品药品检定研究院”完成的生物学评价试验,植入实验评价:小鼠、家兔皮下植入，90天无不良反应,类人胶原蛋白透皮与吸收实验,小白鼠背部去毛清洁后，涂抹荧光染料(tritc)标记过的明胶和类人胶原蛋白溶液；于4h，8h分别在涂抹试样区域取1cm2cm大小的皮肤，进行冰冻切片，采用荧光显微镜观察；结果表明：类人胶原蛋白具有较强的透皮吸收行为，而明胶的透皮吸收较差。14,14TheTransdermalAbsorptionStudyofHuman-LikeCollagen.AdvancedMaterialsResearch,415-417:1781-1985,类人胶原蛋白促细胞生长实验,类人胶原蛋白促细胞生长实验,15程宁,范代娣类人胶原蛋白对BHK-21细胞生长的影响，西北大学学报(自然科学版)，35(5):581-584,2005,结果显示：应用类人胶原蛋白溶液培养细胞，细胞数量有大幅度增加，细胞形态正常、透亮饱满。,类人胶原蛋白细胞亲和性实验,结果显示：14天时成纤维细胞大量贴附在类人胶原蛋白海绵表面，且生长良好。反映了类人胶原蛋白具有良好的细胞亲和性和相容性。,类人胶原蛋白海绵表面2BS培养14天后扫描电镜观察,15程宁,范代娣类人胶原蛋白对BHK-21细胞生长的影响，西北大学学报(自然科学版)，35(5):581-584,2005,类人胶原蛋白组织相容性实验,试验方法：将类人胶原蛋白海绵、动物胶原蛋白海绵和可吸收明胶海绵分别植入兔子肝脏，4周后开腹观察植入处的肝组织。,16类人胶原蛋白生物相容性实验研究西北大学学报（自然科学版）2004年2月第32卷第1期作者：西北大学范代娣，米钰，惠俊峰等,类人胶原蛋白细胞核形态正常,明胶海绵细胞核皱缩,动物胶原海绵细胞核皱缩变形,类人胶原蛋白组织相容性实验,结果表明：明胶海绵和动物胶原蛋白海绵植入处造成细胞形态和数量改变，组织肿胀，大量炎性细胞浸润类人胶原蛋白海绵对植入处肝细胞形态几乎不造成影响，细胞器的形态较好；组织相容性好，优于供试的其他产品,类人胶原蛋白植入处组织形态正常少量炎性细胞浸润,明胶海绵植入处大量炎性细胞浸润组织增生，细胞肿胀,动物胶原海绵植入处大量炎性细胞浸润组织增生，细胞肿胀,16类人胶原蛋白生物相容性实验研究西北大学学报（自然科学版）2004年2月第32卷第1期作者：西北大学范代娣，米钰，惠俊峰等,皮肤美容止血材料骨修复材料人工血管皮下注射填充,类人胶原蛋白的应用,类人胶原蛋白在皮肤美容领域的应用,皮肤美容:眼膜、面膜、喷雾、原液等系列；用于衰老性肌肤紧致抗衰；日常的肌肤养护；皮炎、痤疮、敏感肌肤等问题肌肤的修护。,真正不含防腐剂,类人胶原蛋白在皮肤美容领域的应用,类人胶原蛋白在医学领域的应用研究,可降解止血海绵:主要用于腔内、颅内的外科手术止血,可降解止血海绵:主要用于腔内、颅内的外科手术止血,马茂，范代娣壳聚糖-类人胶原蛋白对兔肝创面的止血效果及组织相容性观察，第四军医大学学报，2007，28(12):1122-1124,专利成果：一种可生物降解止血海绵材料及其制备方法。专利号：ZL200610041913.3一种规模制备类人胶原蛋白止血海绵的方法。申请号：200910218514.3,类人胶原蛋白在医学领域的应用研究,骨修复材料:仿生矿化，制备骨修复材料，用于骨缺损的修复,类人胶原蛋白在医学领域的应用研究,类人胶原蛋白在医学领域的应用研究,人工血管：模拟人体血管结构，仿生制备，用于血管修复,类人胶原蛋白在医学领域的应用研究,注射填充水凝胶,应用领域采用皮下注射或填充，可用于去皱、丰唇、面部矫形、凹陷填充等。,产品特点生物相容性优异；降解时间可控；产品可促进注射部位细胞活性和胶原蛋白纤维的再生,研发团队研发成果产业化之路,类人胶原蛋白的科研和产业化,类人胶原蛋白的研发团队,范代娣：新世纪“百千万人才工程”国家人选获“中国青年女科学家”提名享受“国务院特殊津贴”博士生导师研发团队：博士研究生20余人硕士研究生50余人,类人胶原蛋白的专业水准,XiaoxuanMa,DaidiFan,Long-anShang,QiangCai,LeiChi,ChenhuiZhu,YuMi,Yan-eLuo.Oxygentransferratecontrolintheproductionofhuman-likecollagenbyrecombinantEscherichiacoil.BiotechnologyandBiochemistry.2010,55,4：169-174(SCI)WenjiaoXue,DaidiFan,LonganShang.Effectsofaceticacidanditsassimilationinfed-batchculturesofrecombinantEscherichiacolicontaininghuman-likecollagencDNA.JournalofBioscienceandBioengineering.2010.109（3）：257-261(SCI)Xiao-JunWang,Dai-DiFan,Yan-ELuo.BreakthroughModelofRecombinantHuman-LikecollageninImmobilizedMetalAffinityChromatography.AppliedBiochemistryandBiotechnology,2009,158(2),262-276.(SCI)WenJXue,DaiDFan,LonganShang,ChenHZhu,XiaoXMa,YuanYYu.Productionofbiomassandrecombinanthuman-likecollageninEscherichiacoliprocesseswithdifferentCO2pulses.BiotechnologyLetters.2009,31:221-226.(SCI)DaiD.Fan，L.-H.Wang，L.-A.Shangetal.AMicrocalorimetricMethodforStudyingtheBiologicalEffectsofMg2+IononRecombinantEscherichiacoli.ChemicalBiochemicalEngineering,2008,22(3):363-368.(SCI)DAIDFAN,LIHWANG,LONGASHANG,HUIJSHI,XIAOXMA,YUMI,LIFGU,KANGZXU.AmicrocalorimetricmethodtostudytheeffectofkanamycinonthemetabolismofrecombinantEscherichiacoliChemicalEngineeringCommunications,2007，194:1127-1137.(SCI)YanELuo,DaiDFan,LongAShang,HuiJShi,XiaoXMa,YuMi,GuiFZhao.AnalysisofmetabolicfluxinEscherichiacoliexpressinghuman-likecollageninfed-batchculture,Biotechnologyletters,30(4):637-643,2008.(SCI,EI)DaiDFan,YaneLuo,YuMi,XiaoXMa,LonganShang.Characteristicsoffed-batchculturesofrecombinantEscherichiacolicontaininghuman-likecollagencDNAatdifferentspecificgrowthrates.BiotechnologyLetters,2005,27:865870.(SCI,EI)LUOYane,FANDaidi,MAXiaoxuan,WANGDewei,MIYu,HUAXiufuandLIWenhong.ProcessControlforProductionofHuman-likeCollageninFed-batchCultureofEscherichiacoliBL21.ChineseJ.Chem.Eng.,2005,13(2):276-279.(SCI,EI)HUAXiufu,FANDaidi,LUOYane,HANGXI,SHIHuijuan,MIYu,MAXiaoxuan,SHANGLongan,ZHAOGuifang.KineticsofHighCellDensityFed-batchCultureofRecombinantEscherichiacoliProducingHuman-likeCollagen.ChineseJ.Chem.Eng.,2006,14(2):242-247.(SCI,EI),60余篇SCI文献报道,类人胶原蛋白的专业水准,国家自然科学基金：工程控制策略有效解除大肠杆菌培养过程中乙酸抑制机理探索（21076169）国家自然科学基金：周期性饥饿协迫对重组大肠杆菌高密度培养的影响（31000019）国家自然科学基金：重组类人胶原蛋白大肠杆菌表达体系高密度发酵的代谢调控及动力学（20606026）国家自然科学基金：重组E.coli类人胶原蛋白表达体系多聚体现象研究(20476085)国家高技术产业化示范工程发展计划：基因工程技术生产类人胶原蛋白生物材料高技术产业化示范工程发改高计(2004)2563国家科技部863计划：重组类人胶原蛋白可降解材料制造关键技术及应用(2006AA02Z246)国家科技部创新基金：重组基因工程菌生产类胶原蛋白(01C26216110599)国家火炬计划：类人胶原蛋白(2002EB021307）利用重组类人胶原矿化仿生制备骨修复材料及应用(2007AA03Z456)类人胶原蛋白人工血管体外构建过程的工程学（20776119）新型有机无机杂化纳米生物功能材料复合制备及控制机理（21006079）,13项国家级科研项目,类人胶原蛋白的专业水准,一种类人胶原蛋白及其生产方法。专利号：ZL0