昨天汇融实验室的一位老铁突然发了如图的一个问题，究竟如何判断胶原蛋白的过敏率。我们在之前的文中（点击阅读：胶原蛋白的不良反应分析动物胶原蛋白过敏率分析）有总结过动物来源的胶原蛋白总体不良事件率（AE 与 SAE），以牛源胶原蛋白注射剂为例，文献报道的皮肤过敏反应率约为2-4%，这也是为什么临床上要求注射前必须进行皮肤测试。近年来随着生产工艺的不断提升，胶原蛋白里面的几个过敏因子被大幅降低了（相较于 20 年前），市场也接受了胶原蛋白必然会引发不良反应这个现实。
那么为何动物来源的胶原一定会有不良反应呢？到底胶原中有哪些致敏源，这些致敏源有哪些是无法被根本消除的呢？
外源性因素基本可以分为：化学加工助剂残留、病原体感染与外源性病毒、生物杂质与内毒素。但由于现代生产工艺的进步，加上法规的强监管，这些因素在每次生产质检时都是重点检测因子，除非是生产方的质量体系整个被击穿，否则很难出现上述的几个因子导致的过敏案例。需要说明的是，以下外源性因素中，部分（如内毒素、交联剂残留）引起的是毒性或热原反应，而非免疫学意义上的过敏。为全面评估不良事件，本文一并纳入讨论。动物原料可能携带对人体致病的细菌、病毒、寄生虫等。例如朊病毒、猪细小病毒、伪狂犬病毒，牛源材料可能携带牛病毒性腹泻病毒（BVDV）等。
由于终端灭菌方式（高温湿热灭菌或辐照）会破坏胶原蛋白固有的结构，导致胶原的失活或者结构变化，因此动物胶原生产一般是无菌过程控制，无法通过灭菌工艺对这些病毒进行灭活。能够确保去除/灭活病毒的方式就只有理化的方式（如利用高浓度酸/碱处理、热处理或特定的化学灭菌剂破坏病毒的核酸和外壳蛋白）以及对动物的来源进行严格把控。
在生产启动前，必须严格明确动物来源，并为每一批材料建立详细的“身份档案”。这包括动物的物种、地理来源（产地）、年龄、取材的组织部位及健康状况。对于高风险动物（如牛），必须使用来自无疯牛病疫区、有完整检疫和健康证明的特定动物，并保留从饲养、检疫到屠宰的全流程可追溯文件。对于猪，选择 SPF 级（无特定病原体）则能够确保其不被病毒和病原体感染。
交联剂残留： 原生态胶原蛋白在体内降解过快，为了提高其机械强度和抗降解能力，生产中常加入化学交联剂（如戊二醛、环氧氯丙烷、EDC等）。这些交联剂若残留超标，具有强烈的细胞毒性，会导致组织坏死或无菌性炎症。
纯化试剂与修饰剂： 提取过程中使用的酸、碱、酶、有机溶剂（例如用来灭活病原体的化学试剂，反而也是一种致敏因素），如果洗脱不彻底，同样会刺激局部组织，引发红肿、疼痛等不良反应。
在原料提取或生产加工过程中，若受到革兰氏阴性细菌的污染，细菌死亡解体后会释放大量内毒素。内毒素进入人体后会直接激活巨噬细胞，释放致热源，导致患者出现发热、寒战、甚至感染性休克等严重临床不良事件。
当我们翻看动物胶原的质量控制要素（可以参考任何一份胶原植入剂的临床审评报告，如上图案例，），可以看到很多外源性的风险因子都是被控制的。有一个风险是，药监局对于杂蛋白的定量要求是YY/T0954—2015＜1%（YY/T0954），而对于杂蛋白的定义如下图：
有趣的是，III 型作为 I 型胶原的伴随蛋白，不被定义为杂蛋白。这个原因可能是因为标准对于杂蛋白的检测方法基于这些蛋白“没有三螺旋结构”，而 III 型胶原一样具有三螺旋结构，无法从 I 型中被分辨出来。
总体来说，外源性污染物被控制很低，那么为何大家还是会有时不时的不良反应呢？
随着现代 GMP 生产规范的普及、全球无疫区原材料采购的严限制，以及国家标准的硬性要求，细菌、病毒等外源性风险确实已被降到了极低水平。在这样的背景下，临床上偶发的过敏或迟发性超敏反应，其核心矛头便指向了内源性因素（Endogenous factors）——即动物组织本身自带、且现代常规纯化工艺难以完全剥离或改变的固有生物学特性。端肽是胶原分子两端的非螺旋短肽序列，位于N-末端和C-末端。免疫系统一般会将端肽识别为异物从而启动免疫应答。我们可以参考艾百瑞的文章来更深地认识端肽（点击阅读：解码胶原丨安全的基石：去端肽）。我们在这里不多做赘述。总体来说，现有的生产工艺已经可以最大程度地去除掉端肽，降低整体的不良率。
那么为何还是有一定过敏率呢？那个真正的元凶到底是谁呢？
我们认为，在内源性因素中，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。GGTA1 全称为 α-1,3-galactosyltransferase 1（α-1,3-半乳糖苷转移酶 1 基因）。它位于哺乳动物的染色体上，专门负责编码一种特殊的酶。当 GGTA1 基因启动并表达出 α-1,3-半乳糖苷转移酶后，这个酶就会在细胞的内质网和高尔基体中将一个半乳糖分子，以 α-1,3 糖苷键的形式，精准地连接到细胞表面的糖蛋白或糖脂末端。这个被连上去的末端二糖/三糖结构，就是 α-Gal。
α-Gal是一种由特定碳水化合物组成的糖结构（Galactose-α-1,3-galactose），它是导致动物源胶原蛋白发生急性或迟发性过敏（包括大名鼎鼎的 “红肉过敏症”，如上图）的元凶。它也许一直是我们忽视了的那个风险因素：
动物界普遍存在：在除了非人类灵长类动物之外的绝大多数哺乳动物（如牛、猪、羊、狗等）的细胞表面、血管壁和胶原蛋白基质中，α-Gal 广泛存在。
人类天生缺乏：在进化过程中，人类及类人猿体内的α-1,3-半乳糖苷转移酶（引发这种糖合成的酶）基因发生了突变，导致人类自身完全无法合成α-Gal。
天然抗体的存在：正因为人类没有α-Gal，人体免疫系统将其视为强烈的“异己”外来抗原。每个健康人的血液中，都天然存在针对 α-gal 的抗体（IgG、IgM），约占人体循环免疫球蛋白总量的 1%–3%。这个数值和前文胶原的过敏率惊人的相似，但事实上 IgG/IgM 不会引发过敏反应。
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。
这种迟发性过敏是不是看起来很眼熟？不要觉得蜱虫叮咬是个例。一篇 2025 年的研究表明，东北地区 21% 的人有过蜱虫叮咬的经历（如下图）。蜱虫灾害也并非北方独有，河南、浙江、北京、广东、安徽、重庆等地的疾控部门也曾发布过预警。因此，当求美者注射胶原蛋白之前，询问一下其是否为户外爱好者，以及是否养宠物，也可能有助于降低不良反应率。
我们之前写过关于糖基化的文章（点击阅读：胶原蛋白的羟基化和糖基化），基础的概念不多做赘述，这里只分析其引发的风险。蛋白质与糖类的结合不仅发生在活体动物的自然生理过程中（酶促糖基化），也可能发生在原料储存和加工过程中（非酶促糖基化）。这两种糖基化修饰都会大幅提高胶原蛋白的过敏风险。
酶促糖基化（Glycosylation）与异源表位
动物体内的胶原蛋白在合成时，其特定的氨基酸残基（如羟赖氨酸）会被天然修饰并连上糖链。尽管在生产中可以通过酶切除胶原分子的端肽，但胶原蛋白三股螺旋核心区内部的特定位点仍然保留了动物特有的内源性糖链。这些动物特有的糖基化修饰改变了胶原蛋白局部的空间构象。人类的免疫细胞（如树突状细胞）会通过其表面的凝集素受体识别这些特殊的动物糖链，将其作为“外源入侵信号”吞噬并提呈给T细胞，从而诱发免疫排异。
非酶促糖基化（Glycation）与高级糖化终产物（AGEs）
这是在胶原蛋白提取、加工或原料高龄动物体内容易发生的一种“非受控”化学反应——还原糖直接与胶原蛋白的氨基酸（如赖氨酸、精氨酸）反应。非酶促糖基化会导致胶原纤维之间形成异常的共价交联，使得原本松散、容易被人类自身降解酶识别的结构变得死板、僵硬。糖化最终会形成高级糖化终产物（AGEs）。当这种带有 AGEs 修饰的胶原蛋白植入人体后，会直接与人体免疫细胞及血管内皮细胞表面的 RAGE 受体结合。这种结合不会像普通胶原那样温和降解，而是会触发持续的、慢性的炎症级联反应，临床表现为植入部位长期红肿、无菌性硬结或迟发性肉芽肿。
动物源性生物材料（如皮肤来源的胶原蛋白、异种器官移植、生物瓣膜等）时，动物天然携带的逆转录病毒，在学术界和产业界有一个专门且极具分量的名字：内源性逆转录病毒。猪的逆转录病毒称为 Porcine Endogenous Retrovirus（PERV），一共分为三个型（PERV1-3）；牛的逆转录病毒称为 Bovine Endogenous Retrovirus（BERV），也有三个型。
在异种移植和生物材料领域，科学家和监管机构对猪 PERV 的警惕性极高，但对牛 BERV 的提及率相对较低。这主要是因为牛基因组内的 BERV 序列经历了严重的突变、缺失和重组。它们在牛的器官或细胞中几乎无法转录并组装出具有感染性的活病毒颗粒。此外，科学界截至目前几乎没有发现 BERV 能够跨物种感染人类细胞的明确证据。它对人类细胞表现出了极高的物种屏障。
但 PERV 就不一样了。在数百万年的进化过程中，PERV 的基因组已经完全整合到了所有猪的 DNA 中。也就是说，每一头猪的每一个细胞从诞生之日起，就天然携带着 PERV 的前病毒序列，也无法通过“消灭传染源”来除掉它。体外细胞实验证实，PERV（特别是 1 型和 2 型）在特定条件下能够激活，并跨物种感染人类的细胞。这是引发医学界担忧的根本原因——人们害怕它会在人体内演变成类似 HIV（艾滋病毒，同属逆转录病毒）的新型传染病。
但读者们不必担心，对于胶原蛋白产品来说，PERV 基本不会引起传染性不良反应或毒性反应。这主要是因为：
胶原蛋白是脱细胞型的材料：逆转录病毒（包括 PERV）的复制和传播，必须依赖完整的、活的宿主细胞及其中的各种酶和生化工厂。在胶原蛋白的生产中，经过强酸、强碱、高浓度盐析、酶切去端肽等一系列极为剧烈的理化纯化工艺后，猪的细胞已经被彻底破碎、解体并完全清除。最终产品是纯度极高的蛋白质晶体或溶液，不含有任何活细胞。
病毒核酸在工艺中被降解和滤除：即使在提取初期有残留的猪 DNA 或游离的 PERV 病毒颗粒，因为逆转录病毒表面有一层脂质“包膜”，现代纯化中使用的表面活性剂（去污剂）和酸碱液能瞬间破坏这层包膜，使其彻底失去活性。此外工艺中的核酸酶处理以及深度纯化步骤，会强力降解和去除残余的 DNA/RNA 片段。没有了完整的病毒基因组，它就只是普通的核酸碎片，会被人体当作营养物质代谢掉，不会诱发病毒性不良反应（甚至某些核酸片段还能有益于皮肤，比如著名的 PDRN/PN）。
PERV 真正的高危地带在于器官移植。虽然 PERV 在胶原蛋白中被证明是安全的，但如果将对象换成猪的活体组织、角膜、甚至整个器官（如猪心、猪肾）移植给人类时，PERV 就会变成一个可能引发灾难性不良反应的巨大隐患。这个话题留给未来讨论。
回到文章开头的问题，老铁的回复如下图：
在未来的文章中，我们将尝试分析如何更进一步地降低动物来源的胶原蛋白过敏因素，例如如何降低 α-Gal 这个最大的风险因子。请持续关注HEROSTEM®LAB汇融实验室及旗下BETAGENE GENETIC贝融生物，我们会陆续发布更多产品进展以及研究成果。
上海汇融细胞科技有限公司（HEROSTEM® LAB，汇融实验室®）位于上海·外高桥自贸壹号，已投入 GMP 运营并获得ISO9001与ISO13485的认证。汇融实验室于 2012 年成立，致力于细胞与基因工程技术在生命科学与生物美容领域的创新与探索，提供从研发到商业化生产的重组蛋白制剂、酶、医疗器械原料、药物原料与药物中间体。贝融生物作为医美领域专注于研发-License Out 的精品研发人（Boutique Innovator），陆续开发了包括胶原蛋白注射剂、可注射羟基磷灰石微球注射剂及微球原料、琼脂糖注射剂等创新产品。更多信息，请查看我们的官网：www.herostem.com.cn。
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