湖北
近日，由中科院生物物理所、复旦大学和山西医科大学科研团队联合攻关的重磅研究论文《重组III型人源化胶原蛋白凝胶的研制与机理研究——用于面中部软组织修复》在国际权威学术期刊《Collagen and Leather》刊登。该研究基于锦波生物全球领先的重组III型人源化胶原蛋白技术，成功开发出专为面中部软组织修复设计的新型凝胶材料（C3Gel），为解决面部衰老关键难题提供了安全高效的再生医学方案。
以下为论文主要研究内容：
《重组III型人源化胶原蛋白凝胶的研制与机理研究——用于面中部软组织修复》
面中部凹陷是面部衰老的重要表现之一，其主要原因是胶原蛋白的流失导致细胞外基质缺失。现有的软组织填充材料在面中部凹陷修复中均存在一定的局限性，寻找一种更安全、有效且具有良好支撑性能的软组织填充材料仍是当前研究的重点。
以重组Ⅲ型人源化胶原蛋白为核心原料开发的首款注射类医疗器械产品“重组Ⅲ型人源化胶原蛋白冻干纤维（简称冻干纤维）”已于2021年6月在中国获批上市，用于额面部皱纹改善。临床应用结果显示，该产品安全性高，效果显著。然而，相对于额面部组织，面中部的组织机械性能要求更强，容量缺失更大，对胶原蛋白填充材料提出了更精细化的理化性质要求。
基于上述背景，中科院生物物理所、复旦大学和山西医科大学科研团队合作，通过对市售重组III型人源化胶原蛋白冻干纤维产品进行科学设计与修饰，成功开发出一种新型重组III型人源化胶原蛋白凝胶（C3Gel）（图1），并系统评估了其在体外和体内的生物活性及组织修复机制。
（图1. C3Gel的合理设计和结构预测。（A）人III型胶原的结构域排列，显示了C3Gel内功能区FD1和FD2的位置。图中显示了FD1和FD2的相关晶体结构，并标注了FD2中的二硫键；（B）C3Gel的结构域组织，展示了由AlphaFold3生成的代表性FD1-FD1-FD2三聚体的预测结构。）
C3Gel可在细胞周围形成致密纤维结构，显著改善ECM微环境，为细胞提供强力支撑，从而促进细胞粘附、迁移和增殖（图2）。
（图2. C3Gel展现出高度的生物相容性和生物活性。（A）C3Gel对细胞形态的影响；（B）C3Gel与HFB细胞相互作用的透射电镜分析；（C）C3Gel细胞粘附试验；（D）C3Gel的细胞毒性分析；（E-F）C3Gel细胞迁移实验。）
将C3Gel注射至大鼠背部后，观察到I型胶原蛋白和弹性蛋白表达显著增加，有效改善了组织力学性能与弹性（图3）。
（图3. C3Gel的体内组织修复效果（A，C）皮下组织中I型胶原的免疫组织化学分析，使用ImageJ软件定量评估I型胶原含量；（B，D）皮下组织中弹性蛋白的免疫组织化学分析，使用ImageJ软件定量评估弹性蛋白含量）
针对作用机理研究表明，C3Gel通过电荷与细胞整合素结合，通过物理感知力，激活PI3K-Akt通路，促进下游基因表达调控细胞信号通路，促进胶原蛋白、层粘连蛋白、弹力蛋白等ECM成分的新生；同时抑制基质金属蛋白酶（MMPs）表达以维持ECM稳定性（图4）。
（图4. C3Gel组织修复的分子机制概述。（A）C3Gel通过两种不同的机制促进组织修复，即直接作用和长期作用；（B）AlphaFold3预测的由FD1和整合素α1 结构域Ⅰ作用的复杂结构表明，这两种蛋白质之间可能通过电荷相互作用结合。）
此外，C3Gel在小鼠体内未显示致癌性。因此，C3Gel展现出优异的生物相容性和显著的组织修复能力，为中面部软组织增容提供了安全高效、长效稳定的解决方案，同时为再生医学及其他应用领域提供了新产品、新赛道。
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