最近，江南大学团队开发出一种国产超分子弹性蛋白，不仅效果可与现有市场的重组蛋白媲美，其还集众多明星分子物质特性的“多效合一”，包括透明质酸、胶原蛋白、弹性蛋白、聚谷氨酸、贻贝蛋白等。值得关注的是，其成本大约为每克 100 元。

日前研究成果在国际期刊《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？

吴俊俊课题组的研究提供了一种通用性蛋白自组装方法，无需额外人工合成短肽，只需将来源于酵母的Ure2短肽与重组蛋白相融合，可使得任意重组蛋白只需静置，即可在任意环境中自组装成为具有超分子结构的纳米短肽，进而形成超分子水凝胶。

该蛋白同时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，但分子量小、具备强效水下黏附特性、促进细胞粘附、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。

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。

值得关注的是，新型弹性蛋白具有分子量小、细胞修复能力强、水下粘附性强的特点。具体来说，在分子量方面，透明质酸的分子量达几百万道尔顿，而新型弹性蛋白的分子量只有 2 万道尔顿，且吸收性更好；细胞修复方面，该弹性蛋白具有强大的促进细胞迁移、损伤修复以及氧化损伤修复功能，其效果优于三型胶原蛋白。此外，新型弹性蛋白的水下黏附效果比贻贝蛋白更佳。

短期来看，超分子弹性蛋白作为新型底层原料，有望率先应用在高端化妆品和护肤品，实现促进皮肤修复和细胞增殖的效果。从中期来看，该课题组计划将超分子弹性蛋白应用在医疗器械领域，以促进伤口的修复和愈合。

更长远来看，超分子弹性蛋白具备水凝胶的特性，可作为医美领域的组织填充剂，替代目前常用的透明质酸或胶原蛋白。另一方面，该弹性蛋白还可用于土壤肥料替代聚谷氨酸，更快地促进植物根基的发育。

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。

未来安排

下一步，该团队计划进行临床实验，来证明超分子弹性蛋白在医疗器械领域的效果，例如在伤口敷料应用或做临床性实验，确认其生物安全性。“据我们预计，将超分子弹性蛋白推广至临床阶段大概需要三年时间。”他说。

另一方面，研究人员还计划赋予该蛋白更多优良特性，举例来说，将促进人体脊髓再生性药物的特性赋予到蛋白，让它作为可再生药物治疗相关疾病。

据预估，目前超分子弹性蛋白基于实验室阶段的成本大概在每克 100 元。如果应用在护肤品中，可将蛋白调配为 0.5% 比例即可实现较好的效果。吴俊俊解释说道：“也就是说，每克蛋白可以配成 200 毫升的护肤品。后续，我们计划将成本降低至约每公斤 1 万元以内，希望在更多场景中实现工业化应用。”