“春蚕到死丝方尽”。在西南大学科学家们的不懈探索下,诗歌中那浪漫的春蚕吐丝成为了一项造福全球的科研成果。
经过基因改造,家蚕所结出的蚕茧呈现出了高度的遗传多样性。
最近,由西南大学西部(重庆)科学城种质创制大科学中心的夏庆友教授领导的家蚕创制团队,运用家蚕丝腺生物反应器体系进行创新,成功合成了重组人血清白蛋白(rHSA),并在中试量产方面取得了显著成果。
在未来的5至10年中,普通人或将能够利用蚕丝合成的人血清白蛋白,从而克服在临床治疗方面所面临的挑战。
西南大学对蚕宝宝心生爱慕之情,因为他们发现了重组人血清白蛋白的潜力
据所述,人体血浆中含有一种名为人血清白蛋白的蛋白质,该蛋白在临床上可用于治疗休克和烧伤,以弥补因手术、意外事故或大出血而导致的血液丢失,同时也可作为血浆增容
“举个例子,医院里的重症疾病患者,往往后期就需要大量补充人血清白蛋白来维持生命。”据家蚕创制团队研究人员王峰博士介绍,重组人血清白蛋白是一种经过基因工程技术合成的人血清白蛋白,其结构和功能与自然人血清白蛋白相似,可作为血浆替代物,广泛应用于临床治疗、细胞培养和生物技术领域的研究等领域。
“目前,人血清白蛋白主要是从人体的血液里进行提取,但人的血液来源总是有限的。”据王峰博士介绍,鉴于市场对人血清白蛋白的巨大需求,该蛋白供不应求,因此医学领域迫切需要研发可替代的产品,而人血清白蛋白的重组合成技术也成为国际科学界研究的热门话题。
利用生物基因技术,实现重组人的血清白蛋白生产?这是个很有意思的课题,因为它不仅关系到基因工程领域中一个重要的研究课题,更对人类健康具有重大意义。根据王峰博士的介绍,他所领导的研究团队正在探索一种创新的方法,即利用家蚕生物反应器来合成成人血清白蛋白,这是一项具有创新性的尝试。
长期以来,以夏庆友教授为首的西南大学家蚕创制团队,对家蚕进行了全面而深入的系统研究。他们以国家需求为导向,围绕着“优质高产高效”这一目标开展工作,先后获得了一大批创新性研究成果和专利授权,并形成了较为完善的家蚕遗传育种理论体系。在家蚕基因组计划、功能基因组研究、家蚕丝腺生物反应器与生物制药、医疗大健康蚕丝生物材料以及特种蚕丝纤维等素材的创新应用方面,团队取得了一系列富有成果的显著进展。
尽管家蚕吐出的蚕丝在几千年的历史中主要应用于纺织领域,但其所含的自然蛋白纤维却被广泛应用于组织工程领域,如蚕丝手术缝合线、蚕丝人工皮肤等,同时也为科学家们提供了无限的想象空间:提取其中的蛋白质,以用于重组人血清白蛋白。
“年,我在读夏老师的研究生时,就从事‘家蚕丝腺生物反应器’研究。”根据王峰博士的解释,通过基因改造等种质创制技术,研究人员成功地对家蚕进行了遗传改良,并利用“家蚕丝腺生物反应器”合成了多种功能性的外源蛋白,最终实现了家蚕吐出含有功能性外源蛋白的全新蚕丝,这种蚕丝不仅可用于纺织材料,还可用于功能性蚕丝生物材料的开发,在组织修复和再生医学等领域具有广阔的应用前景。”
随着这一步骤的完成,我们现在可以使用合成人血清白蛋白所需的原材料。我们已经在这个领域取得了一定进展,今后要进一步完善工艺条件以满足工业化生产需求。接下来的关键在于如何提升外源蛋白的产量,并实现高效的提取和纯化过程。
进入中试蚕丝合成人血清白蛋白的领域,已经不再是遥不可及的梦想
在种质创制大科学城中心,夏庆友教授团队成功构建了一个完整的生产流程模型,该模型采用高效的家蚕丝腺生物反应器素材合成和重组技术,实现了人血清白蛋白的高效合成。该模型包括养蚕房、蚕丝蛋白提取线以及后续的分离、纯化全过程等。
根据王峰博士的介绍,相较于传统的从人体血液中提取白蛋白的方法,由家蚕丝腺生物反应器合成的白蛋白在生产成本和原料稳定性方面呈现出独特的特性,因为蚕丝的晶体结构独特,可以有效地保护蛋白质的生物活性,同时其主要成分是水难溶的丝蛋白,因此,从蚕丝中分离纯化人血清白蛋白的工艺更为简单,更容易实现高纯度的原料生产。”
王峰博士向封面新闻记者详细介绍了提取合成人血清白蛋白的工艺,其中所使用的辅料均为纯净水”。
“我们研究这个提取工艺差不多花了五六年的时间,尝试过不下二十几种方法,但都不理想,也很难进行工业放大,最终我们还是将目光放到控制蚕宝宝吐丝的过程上。”据王峰博士所述,家蚕吐丝过程涉及将“液态蚕丝”转化为“固态蚕丝”,在此过程中,蚕丝经受了多次反复的“打磨”,最终形成了一种独特、坚固、致密的晶体结构。
通过对家蚕吐丝过程的精细控制,科学家们成功实现了对蚕丝晶体结构的差异化调控,从而为后续蚕丝中外源蛋白的提取和纯化提供了有力支持。当前,该计划已进入中试阶段,未来将朝着产业化方向迈进。
此外,蚕丝中的外源蛋白经过提取后,仍可与提取的蛋白药物相互融合,形成一种新型的生物医用材料,具有药械结合的特性。
“因为它是项新技术,所以还有很多方面需要去探索,比如其安全性、如何扩大产能等。”博士王峰指出,他们的创新技术不仅为人血清白蛋白的合成提供了新的原材料,同时也为养蚕农户的生产带来了革命性的变革,从传统的吐丝结茧纺织品向高新生物产业的全新方向转型。
“希望在未来的5到10年时间里,蚕宝宝吐的蚕丝能合成更多的人血清白蛋白,造福人类。”