全球首个！年产800万吨！美尚洁打造玉米表达重组胶原蛋白平台

  近日，江苏美尚洁生物科技有限公司（以下简称“美尚洁生物”）与南京农业大学吴昊教授（曾任美国康奈尔大学植物学博士后）团队达成重磅研发合作。双方将共同推进“利用玉米籽粒生物反应器合成重组人源化胶原蛋白”的研发与产业化，旨在构建具有全球竞争力的生产平台，攻克重组人胶原蛋白高成本、难量产的行业痛点，以期全面替代动物源胶原蛋白，满足市场对高品质胶原蛋白的迫切需求。

  玉米籽粒生物反应器技术是当前生物医药领域最具前瞻性的创新方向之一。其核心在于利用转基因玉米籽粒作为天然、高效的“蛋白工厂”，实现对目标蛋白的稳定表达与规模化生产。这一真核表达系统不仅具备与人体相似的翻译后修饰能力，更能从根本上克服动物源胶原成本高、规模化难的产业化瓶颈，从而打破重组胶原蛋白“高品质必然高成本”的行业困局。

  作为全球首家利用玉米籽表达重组胶原蛋白的企业，美尚洁生物此次与顶尖农科学府的深度合作，不仅是产学研协同创新的典范，更有望为行业带来颠覆性变革。据测算，未来可支持年产规模达800万吨、纯度99%的重组人源化胶原蛋白，并将注射级原料终端成本控制在3000元/公斤左右。这一突破不仅为人源胶原蛋白的绿色制造开辟了新路径，更将推动我国生物医药产业向绿色化、规模化、高质量发展加速迈进。

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  千亿重组胶原蛋白市场持续扩容，植物表达系统成行业新增长极

  重组胶原蛋白凭借独特的再生修复功能，已成为严肃医疗、医美、功效护肤、再生医学及保健食品等多个领域的关键原料。

  根据弗若斯特沙利文预测，重组胶原蛋白在整体胶原蛋白市场中的渗透率将持续提升，预计2027年将达到62.3%。同期，中国重组胶原蛋白市场规模有望突破1937亿元，年均复合增长率维持在35%的高位。分场景来看，2027年其在功效护肤、医用敷料及肌肤焕活领域的市场规模预计将分别达到645亿元、255亿元和121亿元。

  当前，重组胶原蛋白的生产技术主要有三大类：微生物发酵、哺乳动物细胞培养以及新兴的植物表达系统。其中，传统微生物发酵（如大肠杆菌、酵母）技术虽具备成本优势，但存在蛋白折叠不完整、糖基化修饰与人体差异大等局限；哺乳动物细胞（如CHO细胞）培养虽能生产高活性蛋白，但成本较高，并伴随病毒污染和免疫原性风险。相比之下，植物表达系统以植物细胞作为生物反应器，兼具安全性、有效性、规模化与成本优势。

  不同表达体系生产胶原蛋白优缺点，动脉网制图

  随着蛋白提取和纯化技术的持续迭代，植物表达体系在蛋白质产量方面已接近微生物和动物表达体系，产业化进程明显加快。从国内采用稻米胚乳表达体系的元禾生物成功上市，到以色列Collplant公司利用烟草植物规模化生产重组人I型胶原蛋白并进入临床阶段，国内外企业的成功实践表明，植物源重组胶原蛋白的商业路径已得到验证，正在成为推动行业发展的新引擎。

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  集成四大优势，玉米籽粒生物反应器重新定义胶原蛋白的“质”与“量”

  在众多植物表达系统中，玉米籽粒凭借其独特的生物学特性与产业基础，展现出显著的综合优势。

  首先，玉米籽粒本身是天然的蛋白储存器官。成熟玉米籽粒含水量低、蛋白酶活性低，有利于外源蛋白的积累。其内部富含分子伴侣和二硫键异构酶，能辅助外源蛋白的正确折叠。同时，籽粒体积大、干物质集中，单位生物量内可获得更高目标蛋白丰度；其蛋白组分相对简单，且酚类、生物碱等干扰纯化的次生代谢物含量低[1]，便于下游纯化工艺或直接使用，降低工艺成本。

  在产能与成本维度，玉米拥有坚实的农业基础支撑。我国玉米亩产近500公斤，在实现高效表达的条件下，理论上每亩可产出约20公斤重组胶原蛋白。经过优化纯化工艺，其单位成本将远低于细胞培养等传统路径，为大规模生产提供了经济可行性。

  更为关键的是，玉米作为一种真核表达系统，能胜任大分子量（>80kDa）胶原蛋白的合成，并可进行包括羟基化在内的重要翻译后修饰。这种羟基化是胶原蛋白形成稳定三螺旋结构并保持活性的关键。通过共表达人源脯氨酰-4-羟化酶，玉米体系产出的胶原蛋白羟基化程度充分，其热变性温度甚至可高于部分动物源胶原[2]。这不仅赋予了产品优异的常温储存与运输稳定性，也为其在注射填充、高温灭菌等高端医疗场景中的应用提供了必需的结构完整性保障。

  而在安全性方面，玉米籽粒重组胶原蛋白彻底规避了动物源材料的病毒污染风险，且内毒素含量极低，安全性优势突出。这使得其下游产品应用范围大为拓宽，可直接用于医用敷料、功能性食品及化妆品等领域，无需经历复杂的病毒灭活与内毒素去除工艺。

  综上所述，玉米籽粒生物反应器集成了“真核修饰+吨级产量+常温储运+低资本开支”四重优势，为全面替代动物源胶原蛋白，实现重组胶原蛋白绿色、高效、低成本制造提供了一条更贴近现实的路径，无疑是最具潜力的下一代产业化平台。

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  校企协同打造玉米籽粒重组胶原蛋白，全面加速动物源胶原蛋白替代

  基于玉米表达系统的显著优势，美尚洁生物与南京农业大学携手启动了本次联合研发，旨在实现玉米籽粒重组胶原蛋白的产业化，并推动其全面替代传统动物源胶原蛋白。

  当前，动物源胶原蛋白虽应用广泛，却始终无法彻底规避病毒污染、免疫原性风险及批次稳定性等问题，且受制于养殖周期与伦理约束，难以满足快速增长的市场需求。相较之下，玉米表达系统能够提供一个高度可控、可重复、可拓展的生产平台，从根本上规避动物源材料的缺陷，具备本质安全、成本可控、可持续供应等优势。

  通过这一全新的生物制造路径，双方旨在从源头构建一个更安全、更经济、更稳定的胶原蛋白供应链，系统性应对生物医药领域长期存在的高成本与高风险双重难题。

  玉米籽粒重组胶原蛋白示意图

  而此次战略合作的达成，源于双方在产业与学术端的顶尖能力互补。美尚洁生物作为AI驱动的重组融合蛋白研发先锋，已建立起国际领先的重组人源化蛋白技术平台。其通过AI模型完成蛋白序列的智能化设计与优化，并拥有成熟的合成生物学发酵与提取工艺，为玉米源胶原蛋白的分子设计、高效表达及后续产品开发提供了坚实的技术底座。

  项目负责人吴昊教授，曾任美国康奈尔大学植物学博士后（美国康奈尔大学为常春藤联盟成员之一，全球QS排名第16位），现任江苏特聘教授、南京农业大学博土生导师，深耕玉米籽粒遗传学、进化发育生物学及生物信息学研究逾十五年，是分子克隆与作物遗传转化领域的权威学者。团队成员在分子克隆与作物遗传转化方面经验深厚，曾获国家级创业大赛金奖，具备扎实的研发与工程化能力。作为华东地区唯一拥有作物遗传与种质创新国家重点实验室的高校，南京农业大学在植物基因编辑、合成生物学与种子生物反应器方向处于国内前沿，是本次合作项目在植物科学与技术端的核心支撑。

  据悉，双方已在海南与南京建成4亩实验基地，正同步推进不同气候条件下的种植与表达测试。项目规划清晰，将分阶段完成转基因植株构建、籽粒扩繁、中试提取与体系优化，所生产的玉米籽粒重组胶原蛋白兼具产量高、成本低、修饰好等综合优势。按计划，项目有望在2028年推出具有自主知识产权的人源胶原蛋白产品。

  实验基地实拍

  对美尚洁生物而言，此次合作是实现以“农业级”成本稳定生产“医用级”胶原蛋白的关键路径突破，更是其推动技术路线迭代、布局未来蛋白制造的核心战略。对整个行业而言，玉米籽粒生物反应器的成功产业化，远不止是增加一种生产选择，在全球生物制造趋向绿色、低碳与普惠的背景下，它提供了一条环境更友好、资本效率更高、可及性更强的新路径，有望推动高品质胶原蛋白从高端领域走向更广泛的大健康市场。

  此次合作不仅是产学研协同创新的一次重要实践，更意味着中国在植物源生物制造领域，完成了从前沿技术探索到产业化系统布局的关键跨越。通过融合企业在AI蛋白质设计、工艺开发方面的工程化能力，与高校在作物遗传、种质创制方面的源头创新优势，双方将共同推动利用玉米生产高品质重组胶原蛋白。

  随着该平台的迭代与深化，有望重新定义高品质胶原蛋白的生产逻辑，以更绿色、更经济、更可持续的方式，推动生物材料从“昂贵稀缺”走向“普惠可及”。这不仅将增强我国在生物制造领域的自主可控能力，也为全球应对医药成本攀升、追求低碳发展提供了富有启示的中国方案。

  参考资料：

  [1] 《何为玉米生物反应器？它能作甚？》，量子生物农业联盟

  [2] <Bioprocessing of Plant In Vitro Systems>

  [3] 《重组人源Ⅲ型胶原蛋白受损肌修复白皮书》，沙利文