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諾獎計算生物學,跨界國產肽原料創新

中國化妝品行業網 | 發布: 2021-09-15 15:16 | 編輯: jaction 丨點擊量:

  去年的毛囊活力肽,今年的肌光肽C、裸藻活力肽,

  禾美生物又獲獎了(榮格技術創新獎),還一下捧走了兩座獎杯。

  「肌光肽C」是2020年下半年才立項,基于新規的備案要求,在不到一年時間就完成了原創研發、功效驗證、數據收集全套動作。

  如此高速高質量的原創研發,讓我們不得不關注到禾美生物背后的基于“計算生物學”的研發平臺——ACRDC,以及其日漸成熟的產學研轉化思路。

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  9月5日,由浙江清華長三角研究院衰老科學創新研發中心(AGECODER&DCENTER,ACRDC)主辦的第三屆生物活性肽前沿技術轉化研討會(Symposium for Advancing Translational Technology for Bioactive Peptides,ATBP)上,一批國內外專家和媒體齊聚嘉興,共同探討當前活性肽領域的基礎研究、技術工藝、產品創新、產業落地等產學研融通體系。

  諾貝爾獎得主、計算生物學家Michael Levitt教授,介紹了計算生物學與人工智能這一新興學科的發展;北京工商大學何聰芬教授,從五個方面闡述了對推動功效化妝品力和消費者認知的看法。

  計算生物學,原用于新藥開發領域,尤其是分子模擬、計算機輔助藥物設計、尋找藥物靶點等,是藥物研發的利器。ACRDC將這一工具引入大健康消費品行業,以推進國產原料的快速創新。

  ACRDC已經建立的三項創新工具

  1.自有的天然動植物活性肽數據庫。

  2.活性肽人工智能設計平臺:通過AI深度學習和計算機輔助手段,將生物信息學、分子動力學模擬等,應用于合成多肽的開發。

  3.CNAS認證的體外安全測試,以及臨床級功效性篩選驗證平臺,使禾美生物得以以藥物開發的形式,快速篩選多肽的候選分子。

  ▲ACRDC活性肽智能數據庫I.P.A.D.登陸界面

  為何選擇擁擠的“肽賽道”?

  “活性肽由構成人體蛋白質的氨基酸排列縮合組成,廣泛分布于人體各個組織,滿足高效性、功效多樣性、使用安全性的三大特點,且可以靈活來源于天然動植物提取、合成生物學發酵以及化學合成,因此具有良好的延展和創新空間。”禾美生物CTO、ACRDC技術負責人李鈞翔博士介紹說。

  多肽在功效護膚中的應用歷史可以追溯到上世紀80年代,幫助成功塑造了多個國際經典爆款。例如,德國CLR旗下富含氨基酸小分子活性肽類成分的二裂酵母發酵產物溶胞物,被先后應用在雅詩蘭黛小棕瓶和蘭蔻小黑瓶中;路博潤旗下Lipotec的Argireline®(乙?;?8,Acetyl Hexapeptude-8)創造性的引入了類肉毒的概念和理性化分子設計思路,通過國際品牌的深度應用,使得“可涂抹的肉毒素”概念深入消費者。

  “目前在業內耳熟能詳的活性肽類原料大約在10個左右,而國產非特化妝品備案平臺上有關‘肽’的產品備案數已超7萬條。”李鈞翔博士表示。

  活性肽的過度同質化使用,已經讓消費者產生認知疲勞。國產肽原料又多為仿制,或直接生產專利過期分子。原創的匱乏,導致上游吃不到紅利,品牌吃不到溢價。

  做國產原料的持續性“原創”輸出

  禾美生物從2018年開始打造活性肽原創研發體系:與清華長三角研究院成立聯合研發中心——ACRDC,與2013年諾貝爾獎得主、計算生物學家邁克爾萊維特成立院士工作站,與清華大學生命學院、北京工商大學、福州大學建立橫向轉化課題,逐步形成了活性肽領域全球領先的產學研轉化體系。

  除了搭建基于計算生物學和AI技術的研發平臺,ACRDC還將活性肽從基礎創新到產業轉化總結出一套公式:識別(identification)、模擬(Simulation)、匹配(Matching)、重設(Reset)。

  I.S.M.R四個環節的聯動,保障了ACRDC平臺的持續性的創新輸出。

  識別(Identification)

  從皮膚問題機理出發,識別相關分子信號與關鍵靶點。ACRDC聚焦于對皮膚抗衰機制進行更深層次溯源,從皮膚中不同層級的細胞類型,到每個細胞中關鍵蛋白靶點與抗衰下游信號的關聯,由底層出發,精準識別皮膚問題的靶點和可量化的評價標準。

  模擬(Simulation)

  ACRDC分別建立了天然活性肽生物技術平臺和面向單體活性肽分子的“AI+分子模擬”計算設計平臺。

  1、天然活性肽生物技術平臺允許我們不依賴天然動植物資源的基礎上,分離關鍵細胞或組織、進行體外可控培養、模擬各類發酵環境,用于下游鑒定匹配出針對皮膚問題靶點,并能有效調控皮膚問題關鍵指標的天然活性肽成分。

  2、單體活性肽分子設計平臺率先使用了結合“AI+分子模擬”的虛擬篩選與理性化設計技術。該技術由2013年諾貝爾化學獎得主Michael Levitt教授合作指導,沿用多肽藥物開發的邏輯,直接從分子靶點結構啟程進行活性肽候選成分的發現。

  匹配(Matching)

  ACRDC將所得的候選活性肽原料分子與細胞模型實驗驗證平臺匹配,對實際的安全性與功效性進行量化評價。ACRDC安全與功效驗證平臺通過國家CNAS認證(編號:L15182)和ISO9001/27001認證,為原料開發保駕護航——超過30項功效評價指標,7項核心理化指標檢控,以及超過5項安全性評價,從通過生化反應、體外細胞試驗、人體功效評價多維度,量化篩選出適用于不同抗衰場景的優選活性肽成分。

  重設(Reset)

  模擬和篩選出最優的活性肽成分后,ACRDC通過合成生物學等技術,將有效的活性肽成分進行高效、綠色化生產?;谥性嚭土慨a后的活性肽原料,ACRDC自有的配方實驗室將其應用于配方劑型研究和廣泛的消費者測試,重設(Reset)健康皮膚體系。

  有了平臺,也磨好了工具,禾美更多要做的就是找準市場空白,捋順研發思路。

  這次的2個新原料——肌光肽C(VitaPep C)和裸藻活力肽(EuCalm Pro),就是憑借ACRDC獨有的技術平臺,以及清晰的研發思路,從200多個參賽技術中脫穎而出,成為今年為數不多的、一家公司捧走雙料獎杯的企業。

  左:浙江清華長三角研究院衰老科學創新研發中心研究員徐明 中:禾美生物CTO,浙江清華長三角研究院衰老科學創新研發中心技術負責人李鈞翔博士 右:浙江清華長三角研究院衰老科學創新研發中心研究員夏春鑫

  思路一:溯源經典美白原料

  “L-抗壞血酸(原型VC)抗氧化的明星成分,但一直存在穩定性和透皮性差等缺點。因此實際應用的是各類Vc衍生物如AA2G等,提高了穩定性,但犧牲了Vc本身的功效。沒有一種衍生物可以兩者兼得。” ACRDC研究員徐明介紹說。

  “氨基酸的排列可以獲得不同的功效,我們由此聯想是否能將Vc和氨基酸多肽進行融合再設計。最終我們得到了一個全新結構的抗壞血酸多肽衍生物,能兼具VC美白和肌肽抗衰的優異功效,解決了傳統VC結構的穩定性問題,并賦予VC更多樣化的功效可能。”

  「肌光肽C」的功效表現:

  在同濃度情況下,肌光肽C大大提升了VC的穩定性。

  肌光肽C具有顯著的美白功效,并在部分指標優于金標準成分如3-O-乙基抗壞血酸(3-O-Ethyl Ascorbic Acid)和4-甲氧基水楊酸鉀 (4-MSK)。

  肌光肽C在個多維度指標上達到顯著抗衰修護效果,并在部分指標優于經典的肌肽和VC衍生物物理混合協同作用,實現“1+1>2”。

  多肽基團結構賦予VC更多樣的功效。

  比如在UVA損傷保護細胞模型中,更好地清除ROS和提高細胞活率;在雙氧水損傷修復細胞模型中,進一步提高細胞活率和ROS下調幅度;........

  思路二:將裸藻引入嬰童濕疹

  近3年我國嬰童洗護銷售利潤率均在11%以上,嬰童護膚正在迎來消費升級,而嬰童的皮膚問題中,濕疹、尿布疹占到7成以上。裸藻活力肽正是瞄準這一市場空白。

  “目前主流的嬰童產品多以傳統草本植提為主,我們差異化選擇了可食用保健品級的海洋原料——細小裸藻。裸藻和銀杏一樣,是生物界的‘活化石’,繁衍超過了5億年的極強生命體,具有良好的對外界的抵御體系。”ACRDC研究員夏春鑫表示。

  “確定原料體系后,我們找到了中科院水生所藻類技術專家王斌梁博士合作,對裸藻的培養條件進行了深度探索,再結合特色蛋白質精準酶解技術,最終篩選獲得了一種富含天然蛋白多肽因子、氨基酸等活性成份的濃縮提取物,并通過研究證明了其具備顯著的濕疹及尿布疹抵御功效。”

  與競品打造差異化

  「裸藻活力肽」的功效表現:

  裸藻活力肽具有屏障保護、抗氧化能力。在體外細胞模型中,針對細胞屏障損傷,裸藻活力肽能提升25.2%細胞活力;裸藻活力肽抵御細胞氧化損傷的效果,能達到地塞米松藥物推薦濃度功效的56.3%。

  

  全基因調控分析發現,裸藻活力肽能顯著下調炎癥關鍵通路NF-κB信號通路,此外研究發現裸藻活力肽對炎癥的抑制作用,達到地塞米松藥物推薦濃度功效的52.8%。

  

  在針對嬰童護理時,裸藻活力肽能顯著改善濕疹和尿布疹的受損情況,分別達到藥物地塞米松推薦濃度功效的45.1% 和56.9%。

  

  3D皮膚-尿布疹模

  

  

  3D皮膚-濕疹模型

  作為可食用級保健品來源,裸藻活力肽安全度極,已通過5項歐盟OECD標準檢測。

  “除了針對性的市場定位和差異化選擇,禾美生物的ACRDC研發平臺,允許我們可以高效的分析和評估多種生物技術培養條件下,裸藻體內天然活性肽分子的富集能力以及針對敏感舒緩場景的功效表現。”夏春鑫表示。

  關于禾美生物

  禾美生物科技(浙江)有限公司主要從事戰略新興產業——專注于衰老機制和生物活性肽的研發以及大健康產品轉化,旗下清華長三角研究院衰老科學創新研發中心具備全球領先的活性肽A.I.智能識別和篩選大數據庫,同時,禾美參與制定行業團體標準5套,擁有管理體系認證兩項,并成功孵化了科洱美、科若諾、禾洱盛、清谷、咕咚時間五大品牌,提供基于生物活性肽的健康解決方案。研發中心聯合清華大學、北京工商大學、福州大學、云南農業大學等知名學術機構研發優勢,逐步打造集前沿科技轉化,產品研發為一體的高效生態模式。研發中心擁有6位業界資深專家組成的科學顧問團,覆蓋基礎科研領域和轉化應用領域,其中首席科學顧問由2013年的諾貝爾獎得主Michael Levitt擔任。


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