人表皮生長因子

人表皮生長因子(hEGF)是由53個胺基酸組成的小分子多肽，分子量約為6000道而頓,等電點約為4.6,分子內有三對二硫鍵,因而對酸、鹼、熱等理化因素均較穩定。

基本介紹

• 中文名：人表皮生長因子
• 外文名：hEGF
• 組成部分：由53個胺基酸組成
• 用途：潰瘍、各類創傷以及角膜損傷治療

定義

hEGF具有廣泛的生物學效應,能極強地促進各種表皮組織生長,在醫學上己用於燒燙傷、潰瘍、各類創傷以及角膜損傷等的治療。EGF還能促進正常表皮細胞的新陳代謝,添加到美容護膚品中可以達到美白、抗皺、延緩衰老的作用。20世紀80年代前,hEGF的來源主要是通過組織和體液提取,由於hEGF 的含量極微,造成提取成本高且產品純度低,使hEGF的套用受到了限制。80年代以後，隨著基因工程技術的發展，人們通過基因重組技術，利用大腸桿菌、酵母菌等生產hEGF獲得了成功，為工業化生產基因重組人表皮生長因子打下了基礎。

發現及結構

1960 年, Cohen 用羧甲基纖維素從小鼠頜下腺分離純化神經生長因子(NGF) 時, 發現另一類促進新生小鼠出牙和睜眼的“Tooth - Factor” , 後改名為Epidermal Growth Factor ( EGF) 。隨後, 在人尿、大白鼠、豬等中均發現了各種各樣的表皮生長因子hEGF、mEGF 和g - PEGF 。1979 年, Carpenter G等報導了hEGF 的胺基酸殘基組成。同年, Gregory 從人尿中發現了能抑制胃酸分泌的胃抑素(Urogastrone) , 其實與hEGF 為同一物質。1986年, Cohen 由於在hEGF 的傑出貢獻而榮獲諾貝爾醫學與生理學獎。不同來源的EGF 的結構略有差異, 一般同源性在70 %左右。天然hEGF 是人生長因子中的一種, 是由53 個胺基酸組成的相對分子質量為6 045 的小分子多肽。多肽鏈上N - 端為天冬醯酸, C - 端為精氨酸,等電點412 , 粒比體積01710 cm3/ g。hEGF 分子具有較高穩定性, 二硫鍵是hEGF生物活性所必須的結構。hEGF 二級結構只有β- 摺疊, 構成殘基1 - 33的N - 端結構域和34 - 53 的C-端結構域。多肽鏈上幾乎所有殘基的芳香側鏈都在分子表面成簇存在, 形成疏水的袋。

作用機理

在過去30 年中, 有關hEGF 及hEGF 受體(EGFR) 的研究揭示了hEGF 在控制正常細胞生長和傷口癒合中的分子機理。其作用機理是當hEGF 與特異的跨細胞膜表面的EGFR 結合後, 刺激了EGFR複合物中的酪氨酸激酶的活性, 通過EGFR 複合物的自磷酸化作用, 在細胞內形成快速的信息傳遞網路,激活蛋白酶和磷酸酯酶等的一系列生化反應, 促進體內Ca2 + 、K+ 和糖等低分子物大量進入細胞內(主動運輸) , 糖酵解量增大, RNA 與蛋白質合成增多, 作用一段時間後, EGFR 複合物開始促進DNA 合成, 並由此趨向刺激內皮細胞、單核細胞等多種細胞分裂、增殖和分化, 使之向創傷部位遷移, 加速啟動創傷組織再生、修復和胞外間質形成。另一方面, hEGF 能增加其他內源性生長因子, 促進羥脯氨酸合成, 調節膠原酶和膠原的合成、分泌和沉澱, 調節膠原降解,使膠原纖維以線性方式排列, 增強創面抗張程度, 減少疤痕形成, 提高癒合質量。

研究表明, 表皮內、中、外3 個胚層的細胞均有EGFR 存在。人的角質細胞、層細胞和纖維細胞等正常細胞均有特異性的EGFR。人的表皮成纖維細胞有4 ×105 個～10 ×105 個EGFR 結合部位, 這從理論上為人體皮膚細胞吸收hEGF提供依據。但這種作用具有別靶向性(即: 靶細胞為上皮細胞、內皮細胞和成纖維細胞等) 和實時性。

提取合成重組

人的尿、血液、乳汁及胃液等中含內源hEGF 大約為50 ng/ mL[10 ] , 且常與EGFR 結合, 因此從自然來源中提取hEGF 相當困難, 僅限用於理論研究。規模生產hEGF 有2 種途徑: 一是固相化學合成法, 但因為hEGF 中含3 個二硫鍵和多種官能團的胺基酸的殘基, 所以合成產物純度與產率不高, 無法工業化生產。另一種方法是利用基因工程技術生產hEGF。基因重組hEGF 的基本策略是首先從cDNA 基因文庫中探測並分離出hEGF 目的基因; 其次將目的基因克隆至如pETAC 質粒上, 構建強啟動子下的含hEGF 目的基因質粒; 然後將質粒轉化至基因工程菌中篩選、培養和表達hEGF，並分離純化hEGF。產物hEGF 主要存在3 種表達形式: ①是細胞內以融合蛋白形式表達, 鑒於hEGF 在胞內以包涵體形式存在,在分離中需破裂細胞, 導致純化困難, 且產量低; ②是在細胞周質中表達, 主要是將大腸桿菌( E1coli )的鹼性磷酸酶的信號肽與hEGF 基因相連, 最高表達水平為300 mg/ L～400 mg/ L; ③是細胞外表達,主要利用細胞外膜蛋白信號肽基因最佳化、構建質粒,產物表達水平為0.25 g/ L～1.10 g/ L。胞外分泌型表達是最先進的且適於工業化的表達方式。

表皮生長因子（EGF重組人表皮生長因子）的三大難題是怎么突破的

中國科學院遺傳研究所研究員湯懋竑教授歷經無數次試驗，用國際首創的“湯氏芽胞桿菌”對EGF重組人表皮生長因子進行完全表達，生產出結構和生物活性等方面與人體內源表皮生長因子高度一致的高活性（每瓶含30000以上國際單位活性）、真空封存的EGF重組人表皮生長因子凍乾粉。
這項高科技生物基因技術成果攻克了困擾科學界40多年的世界難關，實現了EGF重組人表皮生長因子的規模化生產，百勝斯成為世界上最大的EGF重組人表皮生長因子生產基地，其生產技術和規模超過了美國等已開發國家，居世界首位。
這種規模化的提取極大的降低了生產成本，徹底解決了影響EGF重組人表皮生長因子推廣的三大難題，使EGF重組人表皮生長因子這一榮獲諾貝爾獎的成果開始真正走進普通老百姓，套用於大眾美容。
煙臺康達爾採用了冷凍乾燥技術將EGF重組人表皮生長因子製備成凍乾粉，配製相匹配的溶媒，有效的解決了EG重組表皮生長因子在常溫下易失活的問題。與同類EGF重組人表皮生長因子產品比較，該產品最大的特點是：克服EGF重組人表皮生長因子常溫保存不能超過七天的限制，可在常溫下保存兩年。

套用前景

EGF不僅具有促進皮膚和黏膜創傷的癒合、防治潰瘍及消炎鎮痛等方面的作用, 而且能有效地促進和調節表皮細胞的生長與增殖。因此, EGF 對保護和療養皮膚、黏膜具有十分獨特的功效。除了用於各種醫療藥品(如: 國家一類新藥外用凍乾鼠表皮生長因子, 表皮生長因子滴眼液, 外用凍乾重組人表皮因子製劑等) 外, EGF在護膚保健化妝品中也具有廣泛的套用價值和市場前景。

比天然內源hEGF 相對價廉的基因重組hEGF 更適合用於護膚美容化妝品中。添加了hEGF (一般為1 ×10 - 6～1 ×10 - 4) 的美容化妝品可促進皮膚新細胞的產生, 同時增加其他內源性生長因子的含量, 促進細胞分泌透明質酸和糖蛋白, 合理調整皮膚結構, 延緩皮膚衰老, 減少皺紋, 抑制粉刺和青春痘生長並具有增白等作用。研究還發現含hEGF 美容化妝品能使受損皮膚快速修復, 使皮膚青春光潤, 富有彈性。比如, 含hEGF 的保養護膚品———酵素潔面乳的配方為( w/ %) : 氫化羊毛酯1.5 , 甘油6 , 金樓梅提取液6 ,檸檬酸0.01 , 增溶劑0.1 , 香精0.1 , hEGF 粉末0.000 01 , 純淨水加至100。

在重組的胞外分泌型高產量質粒表達hEGF 技術的基礎上, 浙大生物工程所試開發了含重組hEGF 的保養護膚化妝品和重組hEGF 美容因子(凍乾粉) ,經套用試驗表明產品在消除細小皺紋、預防皮膚老化、保持皮膚潤澤、柔軟與富有彈性等方面具有顯著效果。另外含hEGF 的發用化妝品能刺激頭皮血液循環, 改善表皮供養源, 防止頭髮乾澀、枯黃與異常脫落。

經美國柏玫思生物科技研究所研究發現hEGF 與肽類化合物和透明質酸等保濕因子具有優良的正協同作用, 因此在配製含hEGF化妝品中應考慮添加天然肽和透明質酸, 起到保護hEGF 生物活性、提高hEGF 透滲性和有利皮膚吸收hEGF 的作用。研究也表明, hEGF 的用量應控制合理範圍, 對表皮腫瘤及其引起的潰瘍壞死患者禁用。

hEGF 是發現的熱、酸穩定性最高的生物活性多肽之一, hEGF 半衰期較長。在我國美容化妝品市場快速增長的良好態勢下, 含hEGF 美容化妝品具有廣闊的市場潛量, 由此引入生物美容的新觀念與新時尚, 引發美容化妝品行業的又一次革命。