從動物組織中提取膠原蛋白具有天然來源、資源豐富以及提取工藝成熟等優(yōu)勢，但面臨著對動物資源的依賴性和限制、傳染病風(fēng)險、質(zhì)量不一等問題。目前，傳統(tǒng)提取的方式已無法滿足人們對膠原蛋白的巨大需求。

為了避免動物來源膠原蛋白所帶來的風(fēng)險和不確定性， 研究人員采取合成生物制造的策略，利用基因工程技術(shù)，選用各種宿主細(xì)胞，如植物、昆蟲細(xì)胞、細(xì)菌和酵母等生產(chǎn)重組膠原蛋白或重組膠原蛋白肽。相較動物源膠原蛋白，合成生物制造的重組膠原蛋白具有更高生物相容性、更低免疫原性、更佳的水溶性以及可加工性等優(yōu)勢。

重組膠原蛋白賽道如火如荼，千億市場加速研發(fā)需求。根據(jù)弗若斯特沙利文的預(yù)測，中國重組膠原蛋白市場規(guī)模將于2024年超過動物源性膠原蛋白；到2027年，中國膠原蛋白市場規(guī)模預(yù)計會突破1500億元，其中重組膠原蛋白市場規(guī)模將超過1000億元。

重組膠原蛋白市場正處于快速增長的階段，其背后的巨大潛力已經(jīng)吸引了眾多企業(yè)的關(guān)注和投入。然而，隨著市場的不斷發(fā)展和競爭的加劇，僅僅依靠現(xiàn)有的產(chǎn)品和技術(shù)難以滿足消費者的多元化需求。對于重組膠原蛋白產(chǎn)品的研發(fā)，仍然存在許多機會。

近年來，合成生物學(xué)飛速發(fā)展，DNA測序、DNA合成、DNA編輯和基因表達(dá)調(diào)控等關(guān)鍵底層技術(shù)的進(jìn)步和成本不斷降低，顯著提升了我們對膠原蛋白的合成生物制造能力。通過對膠原蛋白DNA的精準(zhǔn)操控，在中心法則的框架下，獲得可預(yù)測、可定量的生物學(xué)性狀，實現(xiàn)定制化重組膠原蛋白表達(dá)及量產(chǎn)優(yōu)化。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、美容和保健等領(lǐng)域。

隨著國家政策、產(chǎn)業(yè)及資本對重組膠原蛋白領(lǐng)域的聚焦，合成生物學(xué)技術(shù)成為重組膠原蛋白研發(fā)的制勝法寶。目前，部分類型的重組膠原蛋白已成功進(jìn)行商化業(yè)開發(fā)與生產(chǎn)，各類相關(guān)研究也在日趨深入。

》基因設(shè)計與合成：選擇要測試的膠原蛋白基因，然后將目標(biāo)基因克隆到合適的表達(dá)載體中。

》構(gòu)建表達(dá)系統(tǒng)：將重組質(zhì)粒導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞（如大腸桿菌、酵母、哺乳動物細(xì)胞等）中進(jìn)行蛋白質(zhì)表達(dá)。在此過程中，宿主細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行培養(yǎng)，以表達(dá)目標(biāo)蛋白質(zhì)。

》發(fā)酵：在發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基的優(yōu)化至關(guān)重要。培養(yǎng)基中需要提供營養(yǎng)物質(zhì)，以滿足微生物的生長需要。同時，培養(yǎng)條件的控制也非常重要，包括 pH 值、溫度、氧氣供應(yīng)等。

》蛋白質(zhì)純化： 表達(dá)后，需要從宿主細(xì)胞裂解物中純化重組膠原蛋白。這通常涉及一系列純化步驟，如離心、過濾、層析和沉淀，以從其他雜質(zhì)中分離和純化目標(biāo)蛋白。

》蛋白質(zhì)表征分析： 最后，對純化的重組膠原蛋白進(jìn)行表征，以確認(rèn)其特性、純度和生物活性。利用SDS-PAGE、Western 印跡、質(zhì)譜分析和功能測定等技術(shù)評估蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特性。