バイオメディカルおよび臨床応用のための組換えヒトコラゲンの可能性を探る：ショートレビュー

Exploring the potential of the recombinant human collagens for biomedical and clinical applications: a short review.

• Zhuoyue Chen
• Daidi Fan
• Lijun Shang

抄録

天然動物コラーゲンおよびその組換えコラーゲンは、その顕著な生物医学的特性のため、ヒトの組織工学における好ましい代替品である。しかし、免疫原性やウイルス汚染の可能性があるため、この利用は大きく制限されています。ヒトコラーゲンを生産するための新しい方法を探求することは、その生物医学的および臨床応用の基本的な鍵となる。すべてのヒトフィブリラーコラーゲン分子は、XaaとYaaが1つのランダムなアミノ酸を表すGly-Xaa-Yaaトリプレットの繰り返しから構築された3つのポリペプチド鎖を持っています。ｃＤＮＡ技術を用いて、ｃＤＮＡ断片のいくつかの繰り返し配列を改変することにより、免疫原性が低く、隠れたウイルスからのリスクが少ない、組換えヒト様コラーゲン（ＨＬＣ）と名づけられた新規なヒトコラーゲンを工学的に設計し、特定の用途に合わせて顕著に調整することができます。HLCは、最初は組織工学的足場を修正するためのコーティングとして使用され、その後、その機械的強度を高めるために架橋剤を追加した後、足場として使用されています。その良好な生体適合性、低い免疫原性、安定化された特性および大量生産の能力のために、HLCは、皮膚損傷治療、血管足場工学、軟骨、骨欠損修復、スキンケア、止血スポンジ、および医療用ナノ粒子でのコーティングを含むドラッグデリバリーでの使用が広く検討されてきました。このレビューでは、HLCの開発、設計と応用における最近の進歩、および他の組換えヒトコラーゲンベースのバイオメディシンの可能性を対称的にレビューしました。比較のため、および技術に関する基本的な背景情報を提供するために、我々は組換えヒトコラーゲンから始める。最後に、HLCを使用する上での今後の改善点についても議論する。

Natural animal collagen and its recombinant collagen are favorable replacements in human tissue engineering due to their remarkable biomedical property. However, this exploitation is largely restricted due to the potential of immunogenicity and virus contamination. Exploring new ways to produce human collagen is a fundamental key to its biomedical and clinical application. All human fibrillar collagen molecules have three polypeptide chains constructed from a repeating Gly-Xaa-Yaa triplet, where Xaa and Yaa represent one random amino acid. Using cDNA techniques to modify several repeat sequences of the cDNA fragment, a novel human collagen named recombinant human-like collagen (HLC), with low immunogenicity and little risk from hidden virus can be engineered and notably tailored to specific applications. HLC was initially used as a coating to modify the tissue engineering scaffold, and then used as the scaffold after cross link agents were added to increase its mechanical strength. Due to its good biocompatibility, low immunogenicity, stabilised property and the ability of mass production, HLC has been widely considered to use in skin injury treatments, vascular scaffolds engineering, cartilage, bone defect repair, skincare, haemostatic sponge, and drug delivery including coating with medical nanoparticles. In this review, we symmetrically reviewed the development, recent advances in design and application of HLC, and other recombinant human collagen-based biomedicine potentials. For comparison and providing basic background information about the techniques, we start with recombinant human collagens. In the end, future improvements in using HLC are also discussed.

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