胶原蛋白与α-Gal

我们在前一篇的文中（点击阅读：从“红肉过敏综合征”看胶原蛋白的过敏）描述了 α-Gal 这个半乳糖对于人体的危害。GGTA1基因/α-Gal（α-半乳糖）是引发人体免疫系统“敌我识别错误”的两个最关键、最引人注目的机制。人类在进化中失去了合成 α-Gal 的能力，因此免疫系统会将外来的 α-Gal 视为异物而启动免疫应答。从动物组织提取的胶原注射剂常见都含有α-Gal，因此免疫反应往往导致了胶原注射后无法解释的不良反应。

但这里有一个前提条件：人类体内必须要有 α-Gal 的抗体记忆，才会对外来的α-Gal 形成强烈的免疫排斥。常见的抗体记忆是来自于“蜱虫叮咬”，一种不怎么常见的名词。事实上蜱虫叮咬是常见的吗？

我们之前的文中描述，有一项去年的文献表明，来自于中国东北的受访者中有 21%，而根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的最新数据，今年因蜱虫叮咬而前往急诊科就诊的人数达到至少十年来最高水平（见下图，纵坐标为每 10 万人就诊人数，4 月被叮咬数量同比升高 25%）。在最新一周的数据中，每10万次急诊就诊中有85次是因蜱虫叮咬所致。美国东北部地区的就诊率最高，而中南部地区最低。

CDC 敦促民众采取以下措施防范蜱虫叮咬：使用注册的驱虫剂，穿着经氯菊酯处理的衣物，并及时检查身体是否有蜱虫，一旦发现应立即将其移除。

美国每年约有3100万人遭受蜱虫叮咬。美国儿科学会等专家团体曾警告，气候变化可能导致蜱虫及其他昆虫在更多地区出现，并在更长的时间内传播疾病。蜱虫能够传播十余种病原体，其中 α-Gal 可能还算是最轻微的。

而在今年 5 月，中国疾控中心也提示华北、华中和华东地区已进入蜱虫活动高峰期（如下图）。

当注射或植入含有 α-Gal 的动物源胶原蛋白时，免疫反应会通过两种主要途径被激活：

• IgE 介导的Ⅰ型超敏反应（急性/迟发性）： 如果患者此前曾通过蜱虫叮咬或肠道菌群刺激，体内产生了特异性 Anti-α-Gal IgE 抗体，那么当动物源胶原蛋白进入体内时，IgE 会与之高效结合，促使肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放组胺，引发荨麻疹、血压下降甚至过敏性休克。

• 独特的“时间差”：与传统的蛋白质过敏（通常在几分钟内爆发）不同，针对 α-gal 这种糖类抗原的过敏反应往往具有迟发性（可在注射/植入后 3 至 6 小时甚至几天后才表现出来），这在临床上极具隐蔽性和危险性。

• 一旦被蜱虫叮咬，多数患者体内的Anti-α-Gal IgE 水平回归到阴性水平可能需要 3-5 年。也就是说，三年前被叮咬的患者，今天注射胶原蛋白，依然可能会有过敏可能。

结合 CDC 和中国疾控的数据以及 IgE 在体内的转阴周期，蜱虫叮咬-产生 IgE 抗体-注射胶原过敏并非是一个低概率事件，尤其当养狗家庭越来越多，犬类也是蜱虫的寄生体。我们应给予这种黑天鹅事件更多的关注。

既然无法根本上杜绝蜱虫叮咬以及α-Gal 抗体的产生，我们应该如何应对 IgE 这种凶残的免疫反应呢？

第一个方案是：脱糖工艺。

在生物医药、医美组织修复材料（如动物源性胶原蛋白、生物心脏瓣膜、脱细胞真皮基质）的开发中，“脱糖”（更准确地说是去抗原化/清除 α-Gal 糖抗原工艺）是决定产品临床安全性的生死线。传统的纯化技术只能去除杂质蛋白，但 α-Gal 牢牢共价结合在胶原蛋白或细胞膜的糖链末端。工业界和学术界目前主要采用以下几种主流的脱糖和检测方法：

1. 特异性酶解法：目前最主流、对材料结构破坏最小的脱糖工艺。利用 α-Gal 糖苷酶作为剪刀。这种酶能够特异性地识别并切断 α-Gal 糖链末端的糖苷键，而完全不破坏胶原蛋白等主体蛋白的三螺旋空间结构。然而这种工艺反而进一步地引入了糖苷酶这个杂质，后续需要灭活并洗脱残留的半乳糖苷酶并进行残留量的检测，防止其作为异种蛋白引入新的免疫原性。

2. 化学修饰与温和水解法（成本可控的工业主力）：通过化学试剂破坏糖苷键，比如用表面活性剂，配合丙酮或乙醇，可以强力破坏细胞膜和脂质双分子层，将包裹在基质中的糖脂和糖蛋白抽提洗去。也可以选择高碘酸钠氧化糖环上相邻的羟基，使 α-Gal 糖环开环并降解，从而让其失去被人类 IgE 抗体识别的生物活性。

3. 检测：通常可以用荧光染色、ELISA、力学与结构完整性评估，例如在荧光显微镜下，胶原骨架上经特异性的免疫荧光染色后完全没有绿色荧光闪烁，说明 α-Gal 已基本清除。ELISA 准确度较高，但成本也更高。

医美注射剂的α-Gal控制

我们更关注的是，目前动物来源的胶原蛋白/ECM 类产品，是否都做了α-Gal 的脱除和检测呢？

以胶原蛋白植入剂为例，根据公开的临床审评报告显示（如上图），两份已经公开出来的临床评审报告中，没有对α-Gal 清除/残留做技术要求的规定；最新国标 YY/T0954-2026 I 型胶原蛋白植入剂标准中也没有明确规定α-Gal 的标准，但根据《动物源性医疗器械注册技术审查指导原则》显示（如下图），国家对α-Gal 抗原是有明确的控制要求，说明获批的医美植入剂都提供了相应的残留研究。

在YY/T1465.5-2016《医疗器械免疫原性评价方法 第5部分：用M86抗体测定动物源性医疗器械中a-Gal抗原清除率》中写出了明确的检测方法（如下图）。

在一篇文献中（DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.1738）有研究人员做了牛跟腱经处理后的α-Gal 残留，感兴趣的读者也可查阅。在另一项研究中（https://doi.org/10.1007/s00266-025-05494-4，如下图），研究人员也跟踪了 脱细胞基质（mADM）的 α-Gal 残留，研究显示 α-Gal 表位减少了 99.8%，残留的 α-Gal 表位数量低至 1.7 ± 0.3 × 10^12 个表位/mg 干 mADM 质量（“表位”是免疫学中抗体直接识别并结合的蛋白质或糖链的特定位点）。这说明目前的脱细胞工序/脱糖工序已经可以较大程度地清除α-Gal，降低产品植入后的免疫风险。

然而，上述方案都是通过脱糖工艺来降低 α-Gal 的残留，但无论怎样，残留量不可能是绝对零，检测也可能由于误差而导致检测不准、质量的黑天鹅事件偶有发生。那么，有没有一个完美的解决方案，能让 α-Gal 完全清零呢？

一个更加完美的答案是：GGTA1KO转基因动物。

• 什么是 GGTA1KO 转基因？

GGTA1KO 转基因（基因敲除，Knockout，KO）是目前生物医药、异种器官移植以及生物材料领域最核心的基因工程技术之一。简单来说，GGTA1KO 就是通过基因编辑手段，把哺乳动物（通常是猪）体内负责合成 α-Gal 糖链的 GGTA1 基因彻底敲除掉，并持续让其繁殖后代，这些猪和它的后代的全身组织（包括皮肤、器官、血管表面、细胞）就和人类一样不会再合成 α-Gal，这类猪就是 GGTA1KO 转基因猪。

通过关闭一个基因，抹去了陆生哺乳动物与人类之间最宽的一道“免疫鸿沟”，让猪的器官和材料能够安全、兼容地服务于人类医学，这可能是未来转基因技术在医美行业的巨大应用前景。

• 用什么方法敲除？

利用 CRISPR-Cas9 等精准基因编辑工具，把这个基因的 DNA 序列破坏掉，使其彻底失去功能。CRISPR-Cas9 是 21 世纪生物医学领域最具颠覆性的基因编辑技术。它常被形象地称为“基因剪刀”或“分子手术刀”。

在它出现之前，改变生物体的 DNA 序列不仅费时、费力，而且成功率极低。CRISPR-Cas9 让科学家能够像操作电脑一样精准、高效、低成本地修改活体细胞内的基因。由于该技术的巨大贡献，其发明者荣获了 2020 年的诺贝尔奖。

对 CRISPR-Cas9 感兴趣的读者可以参考下方的视频或者这篇链接：文献解读 | 基因编辑猪与异种移植的未来

对于器官移植来说，只是敲除 GGTA1 基因还不足够，尤其是猪体内天然携带的逆转录病毒PERV1-3（点击阅读：从“红肉过敏综合征”看胶原蛋白的过敏）长期的风险。但对于胶原蛋白来说，GGTA1KO 的胶原已经完美地解决了红肉过敏综合征，而且第一代猪一旦成功敲除基因后，后续的养殖、繁殖、提取成本与普通猪无太大差异（仅有 SPF 或者 DPF 级别的成本增加），而在去除α-Gal 的工序上直接节省了清除工序，受益巨大。

现有 GGTA1KO 猪

我国在转基因动物（尤其是基因编辑异种移植猪）领域的研发和产业化进程非常快，处于全球第一梯队。由于政策和技术的双重推进，国内已经涌现出几家核心的头部企业和科研转化平台。目前在云南、湖南等省份都******了地方性质的 DPF 动物供体标准（如下图）。

这些公司大多由科研院所的科学家团队创立，其研发阶段主要集中在“多基因编辑猪繁育、临床前大动物移植试验、以及推进临床研究（IIT）或IND申报”阶段。根据公开信息，成都中科奥格（点击阅读：中科奥格独家供应原材料的国内首个SPF级猪源胶原蛋白植入剂获批上市）、杭州启函生物、湖南赛诺生物等商业公司都相继开展、建设了自己的转基因产线（如下图，赛诺生物的养殖车间）。

在中国的转基因猪器官移植和转基因材料应用案例已逐步增多，比如世界首例完全替代人肝的异种肝移植（西京医院窦科峰院士团队），该项改写世界异种移植史的标志性突破已于顶级科学期刊《自然》发表；亚洲首个猪肾移植至活体及脑死亡受体长期存活（西京医院秦卫军、陶开山团队）；世界首例多基因编辑猪肺移植脑死亡人体（广州医科大学附属第一医院何建行团队）；南京鼓楼医院采用“GalSafe-Plus猪皮”治疗30例大面积烧伤患者，移植物平均存活时间达14.2个月，创全球最长纪录。

在美国，FDA 批准 Xeno Therapeutics公司进行转基因猪异种皮肤移植（如下图），需要注意的是，这个移植物是一种活细胞异种移植产品，含有表皮和真皮细胞层，可以在烧伤治疗关键时期立即提供临时伤口覆盖。它旨在作为死者供体同种异体移植物的替代物或补充物。这些案例在国内外数不胜数。

总结来看：

• 目前的胶原蛋白植入剂/ECM/mADM植入剂都有相应的α-Gal去除工艺和残留控制，我们应放心使用；

• 但随着近年来气温的变化，蜱虫叮咬导致的体内 IgE 风险上升，研发人员可以进一步地寻找彻底解决 α-Gal 的致敏方案；

• 我们的答案是转基因猪在医美材料中的创新探索，国内外均已有用转基因猪皮用于活体移植的案例，那么从猪皮中直接提取天然缺失 α-Gal 的胶原蛋白/ECM 也是必然可行的方案；

• 我们期待看到 “GGTA1KO 转基因猪胶原蛋白植入剂”的问世，也许就在不久的将来。

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