【中国科技网11月20日】11月20日，记者从江南大学了解到，由江南大学生物工程学院吴俊俊教授课题组联合陈坚院士团队周景文教授课题组研究的《超强细胞修复蛋白——超分子弹性蛋白的合成生物学设计与制造》的学术成果，日前在国际期刊《先进材料》上发表。
目前，有哪些商业化重组蛋白？此次超分子弹性蛋白具有哪些超越前者的优异特性？超分子弹性蛋白突破了哪些合成功能蛋白的难题和瓶颈？有哪些应用方向？未来产业化和商业化前景如何？
取代动物提取 优势显著
吴俊俊介绍，蛋白多肽，是生物体内至关重要的组成部分，它在各种生命活动中起着至关重要的作用，具有抗衰老、抗氧化、抗过敏、抗微生物、抗血栓及促进细胞活性等营养和生物学功能。同时蛋白多肽还可以自组装成纳米粒子，参与到生物检测、药物递送、组织工程中，具有广阔的应用前景，因而受到科研界广泛关注。
从动物组织直接提取功能蛋白面临成分复杂、单体分离较难、提取工艺复杂、成本昂贵、批次质量不稳定、蛋白难以溶解等难题，并且存在携带病毒、病原体等安全隐患。因此，通过构建绿色、高效的微生物细胞工厂定制特定功能的重组蛋白来替代动物提取势在必行。
目前，国内重组蛋白市场巨大，仅重组胶原蛋白市场规模在2022年就已增至185亿元。但多数生物活性蛋白如胶原蛋白需要形成稳定的超分子结构才能有着较好的生物活性，目前国内外主要以生产胶原蛋白片段为主，结构、活性完整的功能蛋白生产仍然是业内难题。
吴俊俊介绍，该研究通过将合成生物学与计算生物信息学、超分子化学、纳米技术等进行多学科交叉融合，首次创造出的超强细胞修复蛋白——超分子弹性蛋白，效果优于目前所有商业化重组蛋白。
记者了解到，此超分子弹性蛋白能够避免超螺旋结构中活性位点相互碾压的弊端，最大程度地发挥蛋白活性位点功能。对一般的重组弹性蛋白来说，蛋白不稳定是现在面临的一大困境，其只能在冰箱里面才能保持可溶性状态，一旦放到室温下，就会聚集沉淀，而超分子弹性蛋白通过采用乳酸菌等序列重组技术导致其具备极高的表达量，同时在室温下也有较高的稳定性。
“这是目前国际上唯一的一款同时具有大分子透明质酸、胶原蛋白、弹性蛋白、贻贝蛋白等诸多明星分子特性的新型功能蛋白，具有活性位点外露的超分子结构、强大保水特性、低分子量易吸收、具备强效水下黏附特性，以及促进细胞黏附、增殖和分化、促进细胞损伤修复等优良特性，因而具有超强的细胞修复能力。”吴俊俊说。
周景文介绍，超分子弹性蛋白水凝胶具有极强的细胞黏附特性，将其涂抹于任何物体表面即可使得该物体成为优良的细胞培养材料，可以用于培养肌肉干细胞，促进细胞黏附和增殖，还可以促进干细胞分化，实现细胞三维培养。研究显示，超分子水凝胶促进圆形伤口的组织再生，仅仅第三天即可恢复62.5%的皮肤组织。超分子弹性蛋白还可替代手术缝合线促进线性伤口的修复和组织再生。
具备独特性能 应用面广
“如何获得具有稳定超分子结构的功能蛋白一直为业界难题，当前多数功能蛋白如胶原蛋白或贻贝蛋白均需要通过酶学修饰获得理想结构，不仅存在着成本高、效率低等问题，还易导致蛋白活性位点发生变化进而影响其功能。我们研究发现将超分子自组装机制与弹性蛋白相结合，创造出的超分子弹性蛋白只需要通过静置即可获得稳定的超螺旋结构。其次，研究的超螺旋结构是由超分子力自组装而成，不仅不会改变蛋白活性，还会赋予超分子蛋白结构稳定以及活性提高等特性。”吴俊俊表示。
吴俊俊介绍，当前透明质酸、胶原蛋白、贻贝蛋白、聚谷氨酸等明星分子都是国外人员首次发现并加入应用，该科研团队的这款国产超分子弹性蛋白独有的细胞修复特性，未来可以应用于高端护肤品牌，较低的分子量可以实现直接被皮肤吸收；还可以应用到医疗器械做伤口敷料，促进恢复速度；作为纯蛋白，超分子弹性蛋白黏性极强，作为生物止血材料不需要二次剥离，即可直接实现营养吸收；在医美行业领域，超分子弹性蛋白可以形成可注射凝胶，促进细胞修复。
在中国工程院院士、江南大学教授陈坚看来，该超分子弹性蛋白能够以其具有的独特特性而引领未来护肤美容、营养保健、细胞培养材料、生物止血、医美注射、土壤肥料等各个行业的变革，合成生物学不仅可以用来生产已有物质，更可以创造自然界中所没有的、全新物质，如同当年化学创造出塑料一样，将人类带入现代文明。
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