皮肤为什么会衰老？“合成生物学”终于来解决胶原蛋白问题了

　　其实皮肤衰老的原因很多：

　　1.不良情绪

　　2.不运动

　　3.经常熬夜

　　4.喝水少

　　5.不防晒

　　原因我就不赘述了，其实他们造成衰老的根本，在于让胶原蛋白加速流失。如果不解决这个问题，那些产品只是概念，都不如少生气多运动，多睡觉多喝水，做好物理遮挡和涂防晒霜来的真实。

　　（我这文章太长了，前面简单讲下人类在这个问题上的努力，即胶原蛋白的发展阶段；后面详细介绍新学科解决胶原蛋白问题的5个问题。）

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　　其实你看起来的年纪，主要是胶原蛋白的含量。这是胶原蛋白之父200年前提出的，如今依然是至理名言：

　　

　　所以衰老的核心还是解决胶原蛋白流失的问题。

　　虽然我不是这方面的专家，但是我在相关机构和企业工作了很长一段时间，我把我的信息分享给大家，希望对大家有所帮助。你可以把我当做一个新闻播报员，有新的文献我会持续更新，说的不对的地方，高抬贵手辛苦指正。

　　其实市面上胶原蛋白发展经历3个阶段：

　　你们看到说什么酶解、水解的胶原蛋白肽，小分子的，都是动物身上提取的，保湿作用很好，但是分子量大，吸收困难，主要它毕竟是动物源的，填充到皮肤里的话，排异风险非常高，所以你去做填充，都是玻尿酸，填充不了动物胶原。

　　你们所说的植物成分，其实都是精细化工的产物，说通俗一点，就是都是化学合成的。玫瑰含有什么成分，化学一合成，就给你说添加了什么玫瑰成分，所以问题中说的玫瑰精油，我只能说擦亮双眼，提取的少之又少，价格吓人。合成的胶原氨基酸序列和人不一样，风险极高，所以后来被叫停了。

　　你们所听到的类人胶原，重组人源胶原（全人源胶原），就是这种胶原，它是通过基因重组技术，从人的氨基酸序列里找到一个功能明确，而且可以量产的排序，通过工程菌发酵得来的。这里面技术就复杂了，无痕克隆，原核表达等等。它是生物材料，未来是可以填充，可以做支架，做器官，做假体等等的。

　　

　　所以，如果去补从动物身上提取来的胶原蛋白，确实很难想补哪儿就补哪儿，就好像在夜里打枪，打了很多子弹，但是命中率并不高。因为除了动物胶原进入人体，本身就有巨大排异隐患，原料纯度，生产技术等也存在问题，提取工艺对环境是有污染的。

　　而补胶原在过去都讲的是吃，但是随着科技，确切点说是生物科技的发展，与人同源的胶原蛋白已经能量产，想补哪补哪只是时间问题。

　　

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　　本次一更主要介绍重组全人源胶原蛋白的5个大问题，有点长，重要的我画粗体：

　　一，合成生物学是什么，跟胶原蛋白有什么关系；

　　二，人源胶原蛋白在食品、医药美容、健康等领域的应用；

　　三，涂抹式护肤品中，人源胶原蛋白的优势和劣势；

　　四，利用生物发酵技术，实现量产与人同源的胶原蛋白，跟传统市面上的胶原蛋白有什么不同；

　　五，还有哪些这类生物成分。

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　　首先合成生物学对于一个诞生只有几十年的新学科来说，很多学生物的学生都说不清楚，所以我只能去引用一些网络文章中通俗易懂的语言，再尽我个人的理解能力来描述，类似胶原蛋白这些生物成分是如何生产出来的。

　　《科学美国人》（Scientific American）杂志编辑比艾罗（David Biello）曾经用过一个简单的比喻，来说明什么是合成生物学：如果将生命比作电脑，那么，由许多核酸组成的程式码——基因体，就是生命的作业系统（operating system）。合成生物学想做的就是，透过创造或改写基因组，让生命表现出预期的行为，执行预定的工作。

　　图片来自网络

　　我们培训的时候博士们讲过，如果一堆氨基酸排列在一起，但是功能区域不明确，也就是说不知道它有什么作用，比如那些什么发酵滤液，从名字上说好像很厉害，但是你都不能证明它对你皮肤具体功能是什么，好还是不好，它就是没有明确作用的。

　　但是合成生物学合成出来的生物却需要有明确作用，不然的话他就等于把生命的程式写“坏”了，就像你把电脑的作业系统弄坏了一样；电脑会因此开不了机，而生命机器也会因此不正常或是死亡。藉由尝试错误（trial and error）的过程，累积成功与失败的经验，人们就会渐渐了解生命程式的规则与语法，进而掌握撰写生命蓝图的法则。

　　所以重组全人源胶原蛋白也是这样研发的，在人的4000多个序列中选择出几十个功能区域明确的序列，控制其长度，使分子量尽量小，活性高，就是一整套书写生命程式的过程。

　　最近东方甄选的董老师讲过人的基因只有1%的差异，它揭示了生命的多样性。但几亿年的进化，并没有让我们适应现在的生活方式和节奏，因而产生了很多新型疾病和流行性病毒。所以生物技术的意义更佳非同小可，它的应用，也涉及到诸多道德和伦理问题。

　　为了控制生命机器的行为表现，我们需要将控制逻辑写到生命的作业系统——基因体之中。控制逻辑是工程学（engineering）的专业领域，因此合成生物学必须结合工程学与生物学等学科。能与合成生物学结合的领域包括：分子生物学、基因组工程、资讯科学、统计学、系统生物学、电机电子工程等等。

　　

　　分子生物学与基因组工程是合成生物学的根基，因为必须透过剪接DNA，才能写出所需要的作业系统；资讯科学、统计学与系统生物学，专精於生物资料的收集、分析与模拟；电机电子工程则是负责控制逻辑回路的设计。合成生物学的目标是透过创造或修改基因组的过程，去了解生命运作的法则，并导入抽象化（abstraction）、标准化（standardization）等工程概念，以进行系统化设计与开发相关应用。

　　合成生物学将催生下一次生物技术革命。目前，科学家们已经不局限于非常辛苦地进行基因剪接，而是开始构建遗传密码，以期利用合成的遗传因子构建新的生物体。合成生物学在未来几年有望取得迅速进展。

　　据估计，合成生物学在很多领域将具有极好的应用前景，这些领域包括更有效的疫苗的生产、新药和改进的药物、以生物学为基础的制造、利用可再生能源生产可持续能源、环境污染的生物治理、可以检测有毒化学物质的生物传感器等。

　　2010年，在美国文特研究所，由克雷格·文特(Craig Venter) 带领的研究小组成功创造了一个新的细菌物种——“Synthia”。他们将Mycoplasma capricolum(细菌A)的细胞核消除；将M. mycoides(细菌B)的DNA序列解码并拷贝到电脑中。然后通过人工合成的方法（形象地说，就是用基因打印机把这个DNA序列打印出来），将细菌B的DNA重新制作出来并添加到细菌A的细胞中并激活它。克雷格还在这条新的DNA中加入了“水印”（就像他们的电子邮箱地址），以便于日后的辨认与区分。“水印”的作用是让重新获得DNA的细胞A有制造蓝色色素的能力，由于原始的细胞A不具有产生色素的能力（所以是白色的），新合成的细胞A会很容易被辨认出来。

　　重塑生命，这正是合成生物学这一新兴科学的核心思想。该学科致力于从零开始建立微生物基因组，从而分解、改变并扩展自然界在35亿年前建立的基因密码。此外，还可以通过人工方式迫使某一细菌合成氨基酸。合成生物学是基因工程中一个刚刚出现的分支学科，它吸引了大批的生物学家和信息工程师致力于此项研究。

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　　如果了解重组人源胶原蛋白能在身体里做什么，我们首先要知道胶原蛋白在我们身体里天然的功能有哪些：

　　1、保护皮肤，提高皮肤和肌肉弹性；

　　2、增强钙质与骨细胞结合，保护骨骼健康；

　　3、软骨主要成分，保护关节润滑；

　　4、呵护眼球，保持眼角膜透明；

　　5、信号传导，物质运输。

　　可以说胶原蛋白是我们人体的重要组成部分，人体含量最多的蛋白质，占总蛋白的25%，自组装形成纤维、形成不同网状结构。人体有28种胶原蛋白：

　　所以通过生物技术产生的重组人源胶原蛋白的应用，就非常广泛了。目前的技术能够实现模拟人一型和三型胶原蛋白的生物材料的量产，叫做重组人源I型，III型胶原蛋白（或者统称全人源胶原蛋白），可以模拟人一型三型胶原蛋白，在皮肤，肌腱，骨，角膜，血管组织等部位的应用。

　　除此之外，胶原蛋白作为重要的生物材料，还具有更广泛的应用，比如在食品和保健品行业：

　　· 作为功能食品

　　· 食品添加剂

　　· 甜点制作

　　· 肉类加工过程

　　化妆品及医美行业的应用：

　　· 作为营养物添加

　　· 外用化妆产品

　　· 医美填充

　　· 激光、光子术后、水光微针

　　医疗健康领域：

　　· 止血

　　· 伤口敷料

　　· 骨、关节、口腔填充

　　· 组织修复再生，皮肤移植

　　· 心脏瓣膜

　　· 人工角膜

　　· 药物、胶囊壳等制药原料

　　· 美容矫形

　　· 硬组织修复

　　· 牙周疾病治疗

　　· 亚洲神经修复包裹材料

　　· 人工器官

　　· 心脏起搏器

　　· 人体内脏填充物

　　· 女性避孕用品

　　其他还有生物试剂，细胞培养等应用。所以重组人源胶原蛋白和我们每个人的关系是息息相关的。几乎每个人在生活当中，如果有了这种与人同源的胶原蛋白，生活品质都可能有很大改善，比如变美。

　　占据身体如此大比例的胶原蛋白，如果能够批量生产，对于很多病人可能会是巨大的福音。合成生物学就像一个生命体的3D打印机，如果我们的器官，心脏支架，我们身体的填充物可以由完全与人同源的胶原蛋白来替代，安全，没有排异性，功能还比我们自身的功能更好，那么可能我们解决的不只是衰老问题，哪怕许许多多人的生命都可以因此得到延续，这将是莫大的功绩。

　　这也是我特别想去给大家科普，或者说根本算不上科普，只是给大家打开一道通往新世界的大门，更多精彩等待你自己去挖掘。

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　　其实，几乎所有的人都知道，随着年龄的增长，胶原蛋白在我们身体中的变化是逐年递减的。尤其是女性体内胶原蛋白随年龄的变化，更加明显。

　　但是大部分人都认为胶原蛋白的补充只能通过食物，而对于涂抹式的胶原蛋白和什么是重组人源胶原蛋白一无所知。

　　那么这里我就给大家简单介绍一下重组人源胶原蛋白是什么？它有什么样的作用？它跟其他护肤品比的优势和劣势在哪里？

　　1、重组人源胶原蛋白是用基因重组技术，把人胶原蛋白的DNA构建到菌种里面，得出与人同源胶原蛋白。所以它就等于是我们的妈生胶原，也叫它全人源胶原蛋白，而不是类人胶原蛋白。

　　它的制作工艺相当复杂，为了做成更小、易吸收的较小分子，科学家们要在人的4000多个氨基酸序列里，经过成百上千次组合、实验，甄选出几十个活性区域好、生物活性高的序列，进行工业化生产。

　　大家可能知道，胶原蛋白的结构是三螺旋的，就好像是三根有弧度的钢丝拧在一起的结构，非常稳定。那么我们构建的这段序列是片段表达，就是优选过的区域。它是三螺旋当中的一条钢丝（肽链），那么人源的胶原蛋白有个特点，就是只要把三条钢丝放在一起，它会自动扭叠在一起，形成稳定的胶原蛋白三螺旋结构。

　　所以破损的自身胶原，在有外界重组人源胶原蛋白补充之后，依然是可以跟这种补充进来的胶原蛋白肽链扭叠在一起，从而修补我们自身的胶原纤维，达到一定的抗皱作用。

　　2、重组人源胶原蛋白的作用

　　A：保湿：保湿不只是补水，更是留住水，锁住水，存住水。那么重组人源胶原蛋白的锁水原理是什么呢？

　　胶原蛋白与人体皮肤胶原的结构高度相似，为非水溶性纤维状含糖蛋白质，分子中富含大量氨基酸和亲水基，具有一定的表面活性和很好的相容性。

　　同时由于胶原蛋白分子中含有大量的羟基，使胶原分子极易与水形成氢键， 可以结合大量的水，因此它有着相当好的保湿作用。

　　在相对湿度70%时，仍可保持其自身重量45%的水分。试验证明：0.01%的胶原蛋白纯溶液就能形成很好的保水层，供给皮肤所需要的全部水分。

　　胶原蛋白具有非常好的天然保湿功效，添加在化妆品中能有效锁住肌肤水分，维持肌肤水润状态。

　　B：抗皱：扭叠老化破损胶原，形成新胶原。随着年龄的增长，皮肤成纤维细胞的合成能力下降，胶原蛋白减少。如果皮肤中缺乏胶原蛋白，胶原纤维就会发生联固化，使细胞间粘多糖减少，皮肤便会失去柔软、弹性和光泽，发生老化，继而出现松弛和皱纹。

　　人源胶原抗皱3条通路：

　　结网填充：

　　重组人源胶原蛋白的结构与人体胶原蛋白结构高度相似，所以与皮肤具有良好的相容性，亲和力和渗透性。能渗入皮肤表皮层被皮肤充分吸收，填充在皮肤基质之间，形成网状纤维，并在皮肤表面形成一层薄膜层，增加皮肤张力，舒展皱纹，赋予肌肤弹性。

　　促进增殖：

　　胶原作为细胞外基质的主要活性成分，能活化上皮细胞，促进上皮细胞增生；其天然三螺旋结构与人体的胶原高度相似，胶原分子上的糖蛋白与细胞的糖蛋白受体发生信号传导，人体的吸收通道打开，促进胶原的主动吸收。被吸收的胶原既能被皮肤直接利用，也可以促进成纤维细胞产生新的胶原，进而促进受损老化皮肤的修复。

　　维持湿润环境：

　　胶原上有大量的羟基可以结合水分子，其立体的空间结构可以以自由水的方式增加胶原的含水量，胶原的含水量可以达到自身重量的10倍以上。另外，体外活性胶原被人体真皮中的细胞信号识别后，可以引导真皮中的水分到表皮层，增加表皮的含水量。胶原本身良好的成膜性，可以防止水分的过度丢失。所以当胶原作用于皮肤时除了本身可以为表皮提供水分外，还可引皮肤的深层水分到表皮层，其屏障作用有助于水分的保持，在为皮肤补水同时，为皮肤的修复提供一个湿润的环境，使皮肤保持年轻状态。

　　C：修复：这里的修复你可以理解为它不只是滋润一下干瘪细胞的这种修复，而是当皮肤有创口的时候，第一时间被皮肤分泌出来，愈合伤口的这种修复效果。经常医美的人应该也清楚，那些刺激胶原蛋白生成的项目，都很疼，就是利用光热，对皮肤进行微创，有创口皮肤才能加速合成胶原蛋白。

　　人源胶原修复4条通路：

　　通过胶原补充：

　　伤口处的成纤维细胞会分泌胶原蛋白，外用胶原蛋白就是很好的胶原蛋白补充，就是说它不通过微创刺激，就可以直接增加皮肤胶原蛋白的含量。

　　通过细胞增殖：

　　许多细胞表面蛋白都能与胶原蛋白结合，这种结合会促进细胞粘附和增殖，从而使胶原蛋白变多。

　　通过细胞激活：

　　I型和III型胶原蛋白的降解产物，会诱导成纤维细胞的趋化，趋化的意思就是可以迁移到伤口等部位，合成胞外基质和胶原蛋白，从而促进组织结构和功能的恢复。

　　通过促进迁移：

　　加快上皮化（上皮形成），利于表皮细胞从底层迁移至创伤层，帮助形成新的皮肤。也可以理解为加快皮肤新陈代谢。

　　胶原蛋白还有许多应用，比如亮肤，止血等等。其实很好理解，人年轻的时候，胶原蛋白多，皮肤就很少出现问题，所以胶原的补充，也是减少肌肤问题的过程。

　　但是作为通常意义上的护肤品，重组人源胶原蛋白也有劣势，比如成分单一，所以预防的效果大于治疗。

　　比如说你刚刚感觉皮肤干燥，早点用胶原蛋白，后面干纹细纹，角质层薄，敏感泛红的问题都不容易出现。但是如果你已经有了这些问题，用胶原蛋白改善，就需要用高浓度的，所谓大病需用“猛药”。但对于不能使用定制化高纯度胶原蛋白的普通人来说，往往会选择一些见效更快的成分，但是效果也参差不齐，安全性、反弹问题、致敏等问题也非常多。这时候人源胶原蛋白可以作为维稳舒缓成分，让“猛药”不会太刺激。

　　胶原蛋白它是肌肤问题、肌肤衰老的源头，所以如果能比同龄人保持更多的胶原蛋白，也就等于比同龄人看起来年轻。

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　　前面讲过外用胶原蛋白，经过好几代，才到重组人源胶原蛋白。

　　第一代是动物体内萃取的，例如猪皮、牛跟腱、鱼皮，原料比较便宜，较好的是鲨鱼软骨、牛眼睛的胶原蛋白，但它们都属于异质蛋白，在氨基酸组成和蛋白质构象上与人体有差别，用在皮肤上，分子大，超过500千道尔顿的分子量，不能被皮肤直接吸收，只停留在角质层起到保湿作用，有过敏风险

　　分子大变成小分子，要经过酸碱盐的加工，酸碱盐的溶剂难以脱除、会产生细胞毒性，涂抹到肌肤上会破坏肌肤的PH值，破坏酸碱平衡，所以不但不能美容，长期看是破坏皮肤的，短期可能你觉得角质层没了，皮肤嫩嫩的，其实皮肤在裸奔。

　　第二代是精细化工产品，就是各种化学制剂，它的确是解决了量产的问题，价格低，但是皮肤要么渗透不进去，要么伤害皮肤，增加皮肤的负担。

　　前面两种都属于外源性胶原蛋白产品，外源产品的隐患：

　　1提取成本高、价格贵，或者以次充好，价格虚高

　　2使人体产生免疫过敏反应、排异

　　3携带病毒、传播疾病

　　4酸碱盐加工溶剂难以脱除、产生细胞毒性，降低细胞粘附性

　　第三代，生物仿生品，一开始出现的是类人胶原蛋白，它是通过基因工程，截取人体原始胶原蛋白的基因序列，然后通过克隆、重组、工程菌发酵提纯，在生物相容性和吸收性上都有质的飞跃，它的透皮吸收率是传统胶原蛋白的15-20倍，但是克隆出来的类人胶原蛋白只与人体70%相似，缺少羟（qiang）脯（fu）氨酸，活性低，属于技术不成熟时期的产物。

　　重组全人源胶原蛋白，则利用基因复配技术，原核表达系统，我翻译一下，就是它也是从人体截取，但选择了其中水溶性好、生物活性高，人体最缺少、最优质的胶原蛋白的基因，再通过功能放大，优化重组，比类人胶原蛋白活性更高，氨基酸序列与人体自身胶原蛋白一致，可以直达真皮层，激活自身细胞的免疫功能，和代谢修复能力，改善皮肤环境，让皮肤变得娇嫩、柔美、细致、光泽、有弹性，80%III型+20%I型科学配比。

　　配比后，1）锁水能力是单独一种类型的1倍，2）活性明显增强，3）亲水力和修复功能也超过单独一种类型的30-50%。要使皮肤恢复Q弹的状态，就要用配比的胶原蛋白。

　　它有4个特点：

　　A、与人类基因相同，生物相容性好，不存在过敏的问题，致敏率不到万分之一

　　B、高活性，不超过60度即可保存

　　C、分子量小，与人体同源，可以渗透吸收

　　D、能发挥出更好的效果。

　　

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　　第五，还有哪些这类生物成分。

　　这部分又回到了合成生物学上，我们先看看重组人源胶原蛋白是怎么有型号的。然后再扩展到肽，就更好理解。

　　其实所谓的胶原蛋白的不同型号就是氨基酸序列不同，比如ABCDEFG就是I型胶原的话，那么GREDCBA可能就是III型胶原。不同排列形成了不同的功能。

　　那么胶原蛋白，也是由氨基酸构成的，氨基酸多就叫胶原蛋白，少就叫肽，20个以下的氨基酸构成的叫短肽，20个以上叫多肽。

　　目前市面上很多的肽都是精细化工，通过化学合成的，不是生物的，就是说虽然也是氨基酸组成，但是它是把A到E捏在一起了，排列顺序是随机的，而排列很重要，它决定了这个东西的功能。ABCDE的功能是明确的，所以叫5肽，但是ACBED的功能不明确，就只能叫5个氨基酸。所以这种捏合的5肽，只有1%是排列正确的，就是说只有1%有相应的我们想要的功能，其他只是5个氨基酸而已。

　　另外合成的工艺成本高，而且会产生工业污染。那么用合成生物技术来生产的这些成分，是生物发酵技术获得的，就没有污染，对我们实现碳达峰碳中和起到至关重要的作用。我们每年全球化妆品产生大量的碳，如果都换成生物技术来生产，那么不但人会变美，环境也会。

　　生物技术与化学合成的肽不一样，其实生物技术本身，量产的环节，也有很多技术壁垒。

　　比如剪切环节。因为肽非常小，所以需要复制100倍、几百倍，然后通过菌种的表达纯化，最后再把它切开，那么有些技术呢是随机切，所以切出每个都是ABCDE的概率就比较低。

　　所以我们就申请了一项专利，在这个切点部位埋下了一些用于标记位置的酶，来帮助我们正确的把五肽给切出来。所以从合成生物学的角度上讲，万物皆可合成，我们的一些皮肤自有成分，随着年龄会流失的成分，都是可以通过合成生物学，生物发酵技术来实现的。

　　除了胶原蛋白和五肽，我们还有六肽（类肉毒素成分），九肽（美白肽），谷光甘肽等成分的研发和生产。这期主要介绍胶原蛋白，这些肽就不一一给大家介绍了。如果感兴趣可以去关注一个品牌，专门做这类成分的护肤品，不过从技术变成原料，再变成复配成分，装瓶生产需要很长的时间和沉淀。

　　希望我今天的介绍能给大家正确补充胶原蛋白提供多一个思路。后面我还会更新这些生物技术成分的相关知识。