专访粒影生物：成功攻克三螺旋重组胶原蛋白的量产和高温稳定难题

2022年被称为重组胶原蛋白“元年”，国家政策的大力扶持、医美行业的热烈追捧、化妆品行业的广泛应用以及资本市场的深度关注，共同铸就了重组胶原蛋白的辉煌篇章。这股热度在2024年仍在持续，部分差异化医美产品在高基数下仍展现出较高景气度。以医美为例，产品端受“自然美”需求驱动，上游厂商持续探索差异化新材料，助推重组胶原蛋白抢占更多市场份额。

在这样的大背景下，粒影生物应运而生，崭露头角。成立于2022年4月的粒影生物，从通过深圳市工程生物创新中心企业遴选，在创新中心经历五个月的孵化，并一举成为创新中心最快孵化并最早产生营业收入的企业，在成立仅12个月的时间里，受到多家产业方和投资机构关注，顺利完成两轮千万级融资。

图片源自粒影生物

粒影生物的诞生和创始人的求学经历息息相关。张影博士的学术旅程始于诺丁汉大学，凭借卓越的研究能力和学术表现，成功获得了distinction degree这一英国硕士最高学位等级。随后，他去往伦敦大学癌症研究所攻读博士，师从多位英国皇家科学院院士，期间解析了十几种蛋白结构，期间也帮助葛兰素史克、阿斯利康等MNC药企进行蛋白质精准药物相关应用的开发。

完成博士学业后，张影进入英国国家医学研究所开始博士后项目，研究方向和儿童脑肿瘤相关。张影博士和他的团队用结构生物学的方式，清晰地解释了脑肿瘤的病理，这一重要成果发表在在顶级期刊Science和Nature Communication。在这段探索过程中，张影博士不仅深切感受到了设计蛋白结构的奇妙之处，更意识到了它所能揭示的关于疾病起源和机制的宝贵信息。然而，当时的他更多地将这些发现视为一个“故事”，尚未意识到这些研究将如何影响未来的医学发展。

真正的人生转机来自导师的一句话：“我们所学的这些知识，最终有两个目的，就是要上两个“架”，要么上书架，要么上货架。”

所谓“上书架”，即是指研究团队完成了开创性研究，对后继研究人员产生重大影响，并给予后续的研究以指引，助推科研迈上历史的新台阶；“上货架”就是科研成果最终能够实现产业化和落地应用，真正服务于有需求的患者群体，或进入日常生活中，提升大众生活品质。而张影博士在英国的学习和研究工作，就是完成了“上书架”这一步。

回国后的张影博士以博导的身份加入中山大学。他深知要将研究成果转化为实际应用，产业化是必经之路。而恰巧中山大学深圳校区的所在地就有着良好的创业氛围，2021年9月，张影博士作为学术分享嘉宾参加了深圳的科创周，在活动上，张影博士展示了团队的学术研究成果，当时的方向还包括与新冠相关的蛋白抗体。活动结束后，几位资深投资人立刻建议他成立企业，将科研成果转化。

这一建议最终促成了粒影生物的诞生，象征着张影博士的研究不仅已“荣登学术的书架”，更成功“登上市场的货架”，将他的科研成果广泛应用于现实世界的各个领域，开启了科研与产业融合的新篇章。

在创业初期，粒影生物积极响应防疫需求，迅速推出了集预防与治疗于一体的纳米抗体喷雾产品。然而，随着市场环境的变化，当2022年下半年对外服务的业务重心逐渐从抗疫产品转移时，粒影生物也敏锐地捕捉到了新的市场机遇，就此转向到蛋白原材料设计和开发的领域。

与此同时，重组胶原蛋白市场在迅速扩大。根据弗若斯特沙利文数据，中国重组胶原蛋白产品市场规模从2017年的15亿元跃升至2021年108亿元，年均复合增长率为63.8%，未来预计将以42.4%的复合年增长率从2022年的185亿元增至2027年的1083亿元。相应地，重组胶原蛋白产品在整个胶原蛋白产品市场中的渗透率将从2017年的15.9%提升至2027年的62.3%。

面对这一市场趋势，粒影生物成为了众多合作方争相寻求合作的焦点，纷纷希望与张影博士及其团队共同研发重组胶原蛋白产品。为了深入了解市场现状，张影博士带领团队进行了广泛的市场调研。他们发现，尽管胶原蛋白的分子结构相对简单，但要通过合成生物学的方式高效生产高质量的胶原蛋白却面临着诸多挑战。

在胶原蛋白的产业化发展历程中，第一代的胶原蛋白材料以动物来源，如猪皮和牛跟腱的天然提取胶原蛋白为主，这类天然提取胶原蛋白的优点是具备三螺旋的基础结构，但缺点是存在异源免疫原性的风险，以及天然提取无法控制其均一度和类别（胶原蛋白总共20多种）；第二代胶原蛋白材料是通过合成生物技术生产人源序列的重组胶原蛋白，但由于技术的限制，目前市面上的胶原蛋白主要是单链的胶原蛋白多肽。

在医美市场上，现有的重组胶原蛋白产品一直面临降解速度过快、维持时间较短等挑战。相比之下，胶原蛋白三螺旋的三聚体结构不仅具有明显的活性优势，而且在抗降解性能方面表现出显著的提升。此外，基于三聚体的基本结构，还能够组装成高维结构，进一步增强产品的支撑性，从而更有效地抵抗降解过程。

可以说，三螺旋蛋白的结构是生物活性的基础，具有三螺旋结构才能算是真正的胶原蛋白，因此，如何让重组胶原形成三螺旋结构也成了业内关注的焦点。

目前，制备全长且具备完整三螺旋结构的重组胶原蛋白主要有两大思路。其一，利用动植物细胞表达全长且具备完整三螺旋结构的重组胶原蛋白，但这种方式成本高昂，不具备规模化量产优势；其二，利用大肠杆菌、酵母菌直接表达具有三螺旋结构全长重组胶原蛋白，但这个技术路线整体存在非常多的难点。

为了解决这一行业问题，粒影生物搭建了人工智能辅助蛋白质设计平台、高通量结构生物学平台、底层菌株改造平台、单B细胞高性能抗体发现平台、蛋白原料配对筛选及验证平台和GMP级注射级蛋白生产平台来攻克技术难关。

其中，人工智能辅助蛋白质结构设计平台使用AlphaFold为代表的新一代的人工智能算法，对蛋白关键性质和结构进行分析模拟和参数优化，加上粒影生物结构生物团队对蛋白结构的knowhow理解以及对氨基酸所处的物理化学环境或生物功能实现途径进行分析和验证，加速了蛋白序列评估的过程，能在短时间内获得不同蛋白的改造和高效表达路线，兼顾不同规模、不同工艺的要求，实现了目标蛋白的快速获取。

底层菌株改造平台通过BDLT循环结合传统生物学，以系统设计和工程化为理念，构建并筛选出具有优质高产稳定的工程菌株。目前，粒影生物已获得包括大肠杆菌、乳酸球菌、毕赤酵母、酿酒酵母等多种底层菌株。

在六大技术平台以及对胶原蛋白三螺旋形成机制的深刻理解下，粒影生物成功解决了行业内的关键技术难题，且在不到半年的时间内，粒影生物已经成功在多种细胞表达体系中实现了多种类型三螺旋胶原蛋白的表达、纯化以及规模化量产。

 图片源自粒影生物

2023年12月，粒影生物的创新项目《重组人源化胶原蛋白》通过中国食品药品检定研究院的权威测试鉴定，粒影生物的胶原蛋白在室温和90℃处理后，仍能保持三螺旋结构的稳定存在，这在业界尚属首次。中检院的这一认证对粒影生物具有里程碑意义。

值得注意的是，粒影生物的高温测试并非是要“炫技”，而是为了解决产业化应用的实际问题。实际应用中，人体体温37度，日化品乳化温度80度以上，而生物大分子通常难以抵御高温，目前还没有其他公司能生产在37度及以上温度下仍具有三螺旋的胶原蛋白。

随着未来胶原蛋白市场的扩大，玩家的不断加入，真正能兼顾量产能力、生产成本和产品稳定性，而且具备三螺旋结构的胶原蛋白产品才能脱颖而出，满足广大市场需求。目前粒影生物的耐高温三螺旋Ⅲ型胶原蛋白，可形成胶原纤维高级结构，具有更好的修复特性和维持肌肤弹性效果。除了为美妆和医美领域胶原蛋白品类提供更好的选择外，还能应用于血管内皮、子宫内膜、创面、口腔黏膜修复及骨科等临床领域，并与多家行业头部上市公司建立合作。

粒影团队成员来自帝国理工、中科院先进院、华大基因、药明康德等知名研究机构及产业公司，大多具有海外背景，这样的团队构成使得粒影生物在拓展海外市场时，拥有得天独厚的优势与实力。

截至目前，粒影生物已助力50余种高难度蛋白原料的开发，累积订单额数千万，推动了重组蛋白产品的技术突破和产业化。同时，粒影的平台技术可应用于日化医美、合成生物、酶工程、体外诊断试剂、疫苗序列设计、蛋白大分子药物等多个领域，已经和近二十家下游产业方及渠道方达成战略合作。

除了在国内市场的出色表现，粒影生物还积极拓展海外市场。2023年底，粒影生物成功通过了英国弗朗西斯·克里克研究所（The Francis Crick Institute）的审批，被正式纳入供应商名录。该研究所以DNA双螺旋结构的共同发现者之一——诺贝尔奖得主弗朗西斯·克里克的名字命名，也是欧洲最大的生物医学实验室，这次合作象征着粒影生物在蛋白质改造和纯化领域的专业服务水平已获得国际最高标准的认可。

英国弗朗西斯·克里克研究所，图片源自粒影生物

2023年12月，粒影生物与英国癌症研究所（ICR）Axel Behrens院士签署战略合作框架协议。2024年4月23日，英国驻华使馆代表、英国商业贸易部代表带队拜访粒影生物，这是英国领事馆第一次主动外访中国企业。英国的合成生物学产业发展也有自身痛点，创业公司破产率较高，主要原因就是难以扩大生产规模。“这也从侧面折射出，我国做合成生物学的一个巨大优势，不仅有较强的产业化能力，还拥有庞大的市场来消化这些产品。”张影博士介绍道。

粒影生物公司与英国驻华使馆代表、英国商业贸易部代表以及伦敦发展促进署携手举行了富有成果的合作交流活动，图片源自粒影生物

回溯粒影生物的名字含义，张影博士提到了在研究蛋白质结构时用到的冷冻电子显微镜技术（cryo-EM），当电子通过蛋白样品时，经过散射从而形成蛋白的投影，最终通过收集数百万个蛋白颗粒的投影以及计算重构出蛋白质的分子结构，帮助人类理解分析蛋白质的功能，真正做到“观一粒，影万千，细微之处，真章始见”。

展望未来，张影博士认为，合成生物技术作为新质生产力的重要赋能引擎，相比传统工业的生产方式，合成生物技术可以在医疗、农业乃至工业领域成为产业转型升级的重要助力，有望在经济、环保和社会方面带来广泛的效益。粒影生物未来也会持续深耕新型重组蛋白的设计和量产技术，在兼顾量产能力、生产成本和产品性能的前提下，向市场提供有硬科技水平的优质高性能重组蛋白产品。