肽在体内起什么作用?
肽是生物体内参与各种细胞功能的生物活性物质。生物体内存在数百种肽,是机体完成各种复杂生理活动必不可少的参与者。所有细胞都可以合成肽类物质。它涉及人体的各个领域,其重要性在于调节体内各个系统和细胞的生理功能,激活体内相关的酶系统。它是一种重要的生理调节剂,对人体细胞活动、功能活动和生命存在都非常重要。
21世纪将是肽的世纪。
以前科学认为蛋白质是以氨基酸的形式被人体吸收的。近年来,科学认为蛋白质主要以肽的形式被人体吸收。这是人类吸收机制的重大发现,也是蛋白质吸收理论的重大突破。
从DUCTIVS人工合成第一个多肽到现在已经整整一个世纪了。随着分子生物学和生化技术的飞速发展,对多肽的研究取得了惊人的、划时代的进展。已经发现生物体内有上万种多肽,所有细胞都可以合成多肽。同时,几乎所有细胞也受多肽调节,涉及激素、神经、细胞生长和繁殖。多肽具有很强的活性和多样性,是世界生物、医学和药学领域研究开发的重点。生物活性肽将引起全世界的关注,21世纪将是肽的世纪。
一、多肽研究的历史
所有生物,从最简单的病毒到人类,其复杂的蛋白质结构中都有相同的20种氨基酸,构成了蛋白质世界。在生物学对蛋白质的深入研究过程中,发现了一类由氨基酸组成但不同于蛋白质的中间物质。这种具有蛋白质特性的物质被称为多肽。肽是一类比蛋白质更简单、分子量更小的化合物,由氨基酸通过肽键连接而成。多肽具有调节生理功能和为机体提供营养的双重作用,影响着人体几乎所有的代谢合成。含有少于10个氨基酸的肽称为寡肽,多余的称为多肽;超过50个氨基酸的多肽称为蛋白质。
1902年,伦敦大学医学院的两位生理学家Bayliss和Starling发现了一种神奇的物质,可以刺激动物胃肠道中胰液的分泌。他们称之为分泌素。这是人类首次发现多肽类物质。由于这一发现开创了内分泌学中肽的功能研究,影响深远,诺贝尔委员会授予他们诺贝尔生理学奖。
1931年发现了一种叫做P物质的多肽,可以兴奋平滑肌,舒张血管,降低血压。科学家开始关注肽对神经系统的作用,称之为神经肽。
1953年,Vigneand领导的生化团队首次完成了生物活性肽催产素的合成。此后,50年代的多肽研究主要集中于脑垂体分泌的各种多肽激素。
1952年,生物化学家斯坦利·科恩将肉瘤植入小鼠胚胎,发现小鼠交感神经纤维生长加快,神经节明显增大。八年后,1960年,人们发现它是一种多肽在起作用,它被称为神经生长因子(NGF)。
20世纪50年代末,梅里菲尔德发明了肽的固态合成,获得了诺贝尔化学奖。
60年代初,对肽的研究取得了惊人的进展,肽的结构分析和生物学功能相继取得成就。
1965年,中国科学家完成了牛结晶胰岛素的合成,这是世界上首次人工合成类多肽生物活性物质。
20世纪70年代,对神经肽的研究达到高潮,脑啡肽和阿片肽相继被发现,进入了多肽对生物胚胎发育影响的研究。1975年,Hughes和Kosterlitz从人和动物神经组织中分离出内源性肽,丰富了生物制药的内容,开辟了生物制药的新领域。此时发现的细胞生长调节剂多达100种,超过了临床使用的多肽激素和其他活性肽的总和。
1986诺贝尔生理学奖授予发现多肽生长因子(NGF)的StanleyCohen,以表彰他开拓了一个对基础科学研究具有广泛重要性的新领域。自20世纪80年代以来,多肽研究逐渐发展成为一个独立的专业,涵盖了生命科学中最新的分子生物学、生物合成、免疫化学、神经生理学、临床医学等学科。特别是随着基因工程的引入,很多多肽可以大规模表达。1987美国批准首个基因药物——人胰岛素。
20世纪90年代,人类基因组计划启动。随着科学家对基因的破译,多肽的研究和应用空前繁荣。研究发现,基因表达的所有生命现象都是由蛋白质呈现的,基因是合成蛋白质的信息指令,但人体的所有生理活动最终都需要蛋白质来完成。于是科学家们把目光投向了生物工程的另一个庞大项目,即蛋白质组项目。蛋白质计划(Protein Project)是以蛋白质的结构功能关系知识为基础,通过精心的分子设计,将蛋白质改造成符合人类需求的新型突变蛋白质。人们可以根据需要重新设计编码某种蛋白质的基因,使合成的蛋白质结构符合人们的要求。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,在技术上与基因工程技术有很多相似之处,所以蛋白质工程也被称为第二代基因工程。肽是蛋白质的结构片段,也是蛋白质的活性基因部分。其实动物体内的功能蛋白大部分都是载体,它们的功能都是靠挂在上面的肽段来完成的。肽不仅可以深入研究蛋白质的性质,还可以为改造和合成新的蛋白质提供基础材料。因此,蛋白质项目在某种意义上是对肽的研究。
多肽是生物体内涉及多种细胞功能的生物活性物质。随着分子生物学和生物化学技术的飞速发展,自生物化学家人工使用合成肽40多年来,肽的研究取得了惊人的、划时代的进展。已经发现生物体内有上万种多肽,所有细胞都可以合成多肽。同时,几乎所有的细胞也受多肽调节,涉及激素、神经、细胞生长和繁殖等。生命活动中的细胞分化、神经激素递质调节、肿瘤病变和免疫调节都与活性多肽密切相关。随着现代生物技术的进步和生命科学的发展,多肽在生物体内的生理功能越来越受到重视,特别是许多活性肽生理功能和结构的阐明,促进了活性肽的科学研究。
二、多肽应用的前景
多肽是一种分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的化合物,任何蛋白质都具有肽键结构。大部分蛋白质的分子结构非常复杂,相对分子量超过654.38+百万,分子高度压缩折叠,形成三维规则实体。正是这些复杂的结构,严重影响了身体的消化吸收率。人的多肽来源于蛋白质的营养,主要有两个方面。一种是蛋白质在食物消化过程中产生肽,被身体吸收,另一种是体内细胞直接合成氨基酸,是蛋白质的降解产物。多肽和蛋白质结构相同,都是由氨基酸组成的。从氨基酸营养的角度来说,它们是一样的。而多肽的分子量远小于蛋白质,具有蛋白质所不具备的一些生理调节功能。
肽优于高蛋白(大分子蛋白质),两者功能差别很大。首先,肽是体现信息的信使,从而引起各种积极或消极的生理活动和具有不同实际作用的生化反应调节;其次,活性高,多肽在微量和低浓度下都能发挥其独特的生理作用;三是分子量小,容易被改性。与蛋白质相比,更容易人工合成。而高蛋白(大分子蛋白质)不具备这种特性。第四,通过多肽片段可以深入研究蛋白质的性质,为改造和合成新的蛋白质提供基础材料。如果氨基酸是第二次深度开发,肽就是第三次深度开发的产物,有高蛋白。
肽优于氨基酸。首先,它们比氨基酸吸收得快。二是以完整的形式被身体吸收;第三种是主动吸收(氨基酸是被动吸收);第四,消费低。与氨基酸相比,肽吸收具有低消耗或不消耗能量的特点。肽通过十二指肠吸收后,直接进入血液循环,将自身的能量和营养输送到人体各个部位。第五,肽吸收的氨基酸多,不饱和;第六,氨基酸只有20种,功能可以数,而肽以氨基酸为底物可以合成成千上万种。第七,各种肽的运行不存在竞争和抑制。
肽作为一种基础营养素,比氨基酸更易吸收,生物利用率高。有些小分子量的肽还具有预防和治疗疾病、调节人体生理功能的作用,这是蛋白质及其氨基酸所不具备的。蛋白质的水解产物不仅作为营养品满足人体生长发育的需要,而且还具有特殊的生理调节功能,这些功能是不能用原食物的氨基酸组成来解释的。功能性多肽是通过生物技术切割大分子蛋白质制成的。切割后的小分子蛋白质片段能产生原蛋白质不具备的生理调节功能。比如现代医学中多肽最成功的应用——胰岛素,几乎挽救了全世界糖尿病患者的生命;生长激素(hGH)是欧美最流行的功能性保健品,是一种能促进生长、抗衰老的多肽。大豆蛋白制备的大豆多肽具有降血脂、减肥、提高运动能力的作用。由鸡蛋清制成的白蛋白多肽具有提高免疫力和促进消化的功能。食品工业中应用最广泛的多肽——阿斯巴甜,一种低热量的食用调味剂;它主要来自玉米。CPP酪蛋白磷酸肽(又称-钙吸收促进肽),是儿童、妇女和老年人添加最多的肽,具有促进钙吸收和抗骨质疏松的作用。它来自乳制品。胶原蛋白多肽和EGF,化妆品中最时髦的两种多肽,是皮肤抗皱保湿的首选,EGF是皮肤的再生因子。是肽产品的优秀代表;以传统精细化工为特征的化妆品工业向现代生物技术发展进步的最显著标志就是多肽技术的应用。
由于多肽本身是一种小分子物质,多肽不消化、直接吸收的营养特性可以提高疗效,减轻胃肠道的消化负担,对于消化功能差的人来说优势极其明显。研究证明,相对分子量低于3400的肽不会引起过敏反应。利用现代生物技术从天然食物蛋白中获得的生物活性肽称为功能肽。科学实验证明,功能肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质,还具有特殊的生理功能;可降血脂、延缓衰老、美容美体、抗氧化、抗抑郁、抗疲劳、改善睡眠、增强记忆力、抑制肿瘤等。能促进蛋白质、维生素和各种有益微量元素的吸收。
生物活性肽的开发和应用是生物工程领域的热点,广泛应用于医药、保健、食品、化妆品等行业,正在形成一个前景广阔的新兴产业。上世纪80年代,国际上的日本、韩国、美国、欧洲等国家已经有了专业的多肽企业进行产业化经营。交流和研究课题涉及生物、化学、制药、食品等诸多与多肽相关的行业。
在欧美和日本,已经形成了广阔的多肽市场。主要有两个产品:一个是多肽药物和试剂,世界上已经上市了100多种多肽药物,非常纯,价格昂贵;另一类是以活性多肽为功能因子的低抗原保健食品和含有多肽的普通食品。多肽在食品(保健食品、营养食品、普通食品)中的应用始于20世纪80年代的日本,随后多肽食品在美国、西欧等发达国家方兴未艾。目前,多肽食品已经形成了一个产业,许多著名的公司已经开发了多肽食品、多肽食品添加剂和多肽因子系列餐饮。功能肽作为一种高科技产品,已经广泛应用于各种食品中。在日本、美国和西欧,含多肽的健康食品层出不穷,包括多肽饮料、多肽儿童便当、多肽老人套餐、多肽运动食品、促进钙吸收食品、降压食品等。
第三,多肽在中国的发展
1965年9月17日,我国首次发现合成胰岛素,这也是世界上第一个蛋白质中的全合成。这一成果推动了生命科学的发展,开启了合成蛋白质时代。这项工作的完成被认为是20世纪60年代肽和蛋白质合成领域最重要的成果,极大地提高了我国的科学声誉,对我国蛋白质和肽合成的研究起到了积极的推动作用。人工牛胰岛素的合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途上迈出了关键一步,产生了巨大的意义和影响。
虽然我国对多肽的研究始于上世纪50年代,但由于体制原因,市场化应用一直无法开展,科研与市场的矛盾成为顽疾。随着改革开放的春风,化解思想禁锢的藩篱,科技振兴中华,成为许多有识之士的梦想和行动。1996年,由归国科学家陈·博士创办的武汉多肽研究所的成立,成为中国多肽产业发展的一个重要里程碑。它的成立意味着世界领先的科技和服务经验与国内多年的科研成果挂钩。同时开辟了科研与市场结合的新领域,搭建了与世界交流的平台,是对未来市场充满信心和多肽产业走向成熟的重要标志。在高起点、高水平的科研基础上,为我国高科技多肽生物研究的发展做出了有益的贡献,也为我国创造高水平的生物发展和参与21世纪生物医药领域的国际竞争奠定了良好的基础。武汉肽物质研究所致力于肽物质的研究、开发和应用;“功能肽”和“多肽营养”的概念得到普及和首次引入。在实践中,将现代生物多肽技术与中国传统药理学相结合,建立了东西方技术与东方文化融合的“功能肽”研究与应用的独特技术平台。依托行业内著名的多肽研究专家,与国内外著名科研机构建立广泛的学术交流;及时了解当今世界肽类物质研究的最新动态和成果,使您的项目课题、科研方法和产品开发始终处于世界领先地位。在科学创新的指引下,产品创新之路越走越宽。目前,多肽研究所已完成中药蛋白多肽系列、植物蛋白多肽系列、海洋蛋白多肽系列、食品添加剂多肽系列、调味添加剂多肽系列、植物生长调节剂多肽系列等数十种成品和原料粉产品的开发。在市场的初步推广中,取得了可喜的成绩,为健康持续发展奠定了坚实的基础。
1998年,武汉多肽研究所在陈博士的带领下,研制出中国第一个生物蛋白产品——白蛋白多肽。白蛋白多肽是生物工程技术根据最新生物学理论研发的高科技产品,以全新的理念全面调整人体免疫系统;白蛋白多肽是由卵清蛋白经定向酶切技术制成的小分子多肽,与人血清蛋白的氨基酸序列和组成非常相似。其功能是补充基础营养,改善血液质量,维持细胞活力,调节免疫功能,提高体质,促进疾病康复。对体质虚弱、免疫力低下、营养不良的人群具有广泛的适用性和良好的保健应用前景。作为中国第一个优秀的生物蛋白产品,白蛋白多肽胶囊通过了美国联邦美国食品药品监督管理局的进口许可,成为第一个进入美国市场的中国生物产品。白蛋白多肽胶囊1999年被列为国家星火工程,2000年被列为国家火炬工程,2000年被列为武汉市十大重点高新技术产业化项目。是国内首个获准以“肽”字命名并产业化的多肽保健品,进入市场大获成功。
市场是企业和产品的生命线。在寻求市场认可的过程中,武汉肽研究所的科学家们深刻认识到,产品的商业化和市场化过程中存在矛盾的一面。一方是新产品的发明人、生产者和供应商;他们勇于创新,始终站在科技前沿,敏锐地察觉到人类的潜在需求,坚信新产品的独特价值和广阔市场前景;另一方面,市场需求和购买者,一般对产品的相关科学知识、原理、效用、性能、特点知之甚少,很难对产品产生需求。同时,由于观念的束缚、资金的限制和使用原有产品的惯性,消费者缺乏足够的动力去探索产品的技术奥秘及其对人类生活的特殊作用。由于高科技的不断发展和创新推动新产品的问世,在当今市场上会出现供给触发需求而不是需求决定供给的情况,这与传统营销理论强调的研究市场需求后决定供给的模式完全不同。新产品的市场化进程更多地取决于营销模式的创新,营销模式高度重视知识、信息和智力,在日益激烈的市场竞争中靠知识和智力而不是靠经验和艺术取胜。
生物技术时代,保健品以生物活性成分体现功效;最重要的是提取和合成技术。多肽技术向生产领域的转化和释放,多肽在市场上的广泛应用,多肽产业市场的不断扩大,对新技术的应用和工业化生产提出了迫切的要求。武汉天天好生物制品有限公司是在新的营销理念指导下成立的企业。武汉天天好生物制品有限公司作为多肽产业的排头兵,承担着科技项目产业化的重任。天天好公司的经营特点是研发生产驱动模式,完善“服务营销”和“合作营销”。以项目、品牌、信息等资源为纽带;抓住产品研发、委托加工、特许经营等环节;在营销实践中,坚持以客户为中心,让客户成为产品开发和生产过程的参与者,共同探讨营销项目的完整市场解决方案;以科研、开发、生产、传播为核心,灵活把握合作、服务、适应、创新在营销方式上的应用,专心致力于“功能肽”概念的推广和服务,以科技培育产品链的延伸和营销网络的维护,与客户形成利益联盟体系,发挥各自优势,共谋发展,形成共赢。
经过多年努力,天天好公司开发建设了国内第一条全电脑控制、多品种兼容的多肽原料生产线,年产各类多肽原料数千吨。整条生产线80多台高精度、精密设备通过全自动控制技术集成,可完成从原材料到成品的连续系列生产;满足大批量、高速度、高质量的技术要求。多肽生产线充分体现了天天好公司独创的设计理念,技术领先,产品质量稳定,极大地丰富了多肽生产技术的内涵。可以充分利用武汉肽研究所领先的多肽生产技术,如酶消化制备、固相合成、膜分离、纯化和鉴定。具有产品纯度高、制备量大、合成步骤质量可控的特点。全自动多肽生产线的成功进一步巩固了天天好公司在行业中的领先地位。生产的产品也成为高质量的代名词,成为反映我国多肽产品性能的技术标准。同时,天天好公司建成了符合GMP标准的胶囊、片剂、粉剂各种生产线,年产多肽蛋白粉、牛初乳粉等各种粉剂2000吨。各种多肽原料可广泛用于药品、普通食品、保健食品、特殊营养食品、化学试剂、动物饲料和食品添加剂、功能性添加剂、植物生长调节剂、抗氧化剂和防腐剂。并成功在国内市场和海外市场形成了规模化的销售和影响力。
武汉天天好生物制品有限公司是湖北省和武汉市政府认定的高新技术企业,多个项目获得国家“火炬计划”和“星火计划”批准。武汉天天好生物制品有限公司因其在多肽研究和应用方面的特殊贡献,被中国保健协会接纳为理事单位,公司被指定为中国保健协会多肽研究基地,中国保健协会多肽分会所在地。公司董事长陈博士作为第一位企业界代表当选为中国保健协会副秘书长,同时担任中国保健协会多肽分会会长。
四、多肽产业的发展前景
蛋白质和多肽药物及多肽保健品的研发是生物医药和医疗保健领域最活跃、发展最快的部分,也将是21世纪最有前景的产业之一。然而,我国生物技术药物的研发起步较晚。目前存在研发力量薄弱、高科技基因工程药物多为仿制、低水平重复等现象。在国家高技术发展计划中,生物技术产品一直是优先发展的领域之一。在实现产品产业化的过程中,蛋白多肽药物受到诸多因素的制约,其中药代动力学的研究面临着更高的要求。主要原因是蛋白多肽类药物的特殊结构、用量小以及生物体内大量同类物质的干扰。这些都使得该类毒品的分析方法有别于传统毒品,大大增加了检测难度。由于多肽药物投资巨大,研发周期长,目前我国还没有自主知识产权的多肽药物产品,多肽试剂的生产也是小规模的。
多肽类化合物在自然界中广泛存在,其中具有一定生物活性的多肽研究一直是开发新型保健品的一个主要方向,这些多肽可以提高人体免疫力,增强抗病能力,维护人体健康。随着现代科学技术的飞速发展,从天然产物中获取多肽的手段也在不断改进。随着一些新方法和新观念的应用,新的多肽被发现用于疾病的预防和治疗。目前,我国多肽保健品和多肽食品的应用越来越广泛。很多企业涉足多肽行业,推出了几十种产品,生产已初具规模。总体而言,我国多肽产业仍处于分散、规模小、产品体系混乱、远未形成产业链的初级阶段。应该说,国内多肽产品市场正在逐步形成,出现了广阔的市场前景。生物活性肽将以其独特的健康理念、全新的科技内涵和良好的技术性能,开创健康食品的新天地。
2000年,武汉天天好生物制品有限公司将紫青降脂肽软胶囊推向保健品市场。紫青软胶囊是大豆多肽和α-亚麻酸的完美结合产品。大豆多肽是采用先进的复合酶工程技术分离提取的小分子多肽。能促进甲状腺激素的分泌,减少肝脏胆固醇的合成,有效阻止肠道对脂类代谢物的反复吸收,从而达到降血脂的效果;α-亚麻酸是从中药紫苏中分离纯化出来的,被称为血管清除剂。具有降低血液中胆固醇和甘油三酯含量,降低血液粘度的作用。大豆多肽与紫苏油结合,功能互补,能有效降血脂。紫青软胶囊的出现,不仅提供了一种全新的疗效显著的降脂产品,也为现代科技开发应用中药资源提供了一条创新的途径。紫青降脂肽软胶囊是国内第二个以多肽为原料获准产业化的多肽保健品。
进入21世纪,越来越多的多肽产品投入保健品市场,如:乐能肽酒、活力肽饮料、日月星和杜青生产的大豆肽、动力源肽、减肥肽、护肝肽等。伴随着各种具有中国特色的概念,如多功能肽、活力肽、生长肽等等。
一个新的保健品的普及成功与否,不可能只靠声势和响亮的声音;只有看得见摸得着的效果,才能深入人心。生物活性肽是现代生物技术发展的产物,凝聚了科学工作者的心血。多肽保健品的研发具有非常高的科技要求,其在保健品中的应用目前国内只有少数企业掌握。
展望未来,我们坚信生物活性肽将以其独特的健康理念、全新的科技内涵和良好的技术性能,开创健康产业的新天地。
第五,加强国际合作,促进多肽产业发展
合作促进文明进步和社会发展。多肽产业的发展离不开良好的国际合作环境。它的可持续发展能力在很大程度上取决于它的观念和制度,它的科学目标只能通过国际合作和交流来实现。天天好公司通过参与和主办“亚太多肽学会”和发起“亚太多肽抗肿瘤国际论坛”,为消费者和企业决策者提供了了解、交流和技术合作的机会,这也标志着我们的国际合作向前迈进了一大步。
随着国内外市场的发展和人们认识的深入,多肽技术的研究正朝着更加宏观、微观、综合、广泛的方向发展。在新世纪,跨国界、区域性和世界性的技术交流与合作将极大地影响多肽产业的发展方向和进程。我们必须面对投资和开发、项目评估和项目协调的国际化带来的挑战。随着研究领域的扩大和信息网络的发展,无论是从研究的深度和广度,还是从生产的组织和规模来看,现代多肽生物技术的规模、投资强度和研究方法正逐步进入一个只有国际合作才能实现全面发展的新时代。
天天好公司是多肽行业的先行者,事业大,服务领域广。应该承担更多的义务和责任,促进多肽技术的推广应用,搭建相关企业的经济发展平台和行业协会的公共服务平台。通过国际合作,可以有效拓展研究能力,共享国际科学界的研究成果和发展经验,共享广阔的市场,进一步掌握核心技术,参与行业标准和规范的制定,从而提升参与国际合作和竞争的能力,实现跨越式发展。通过国际合作,我们不仅可以从国际社会中受益,还可以为人类的科学事业做出贡献。通过国际合作和交流,更多的产品和研究项目将有机会登上世界舞台,我们多年的努力将为更多的国家和人民所知,造福人类社会。
广泛参与国际交流与合作,必将加快多肽产业的发展,实现跨越式发展的目标。我们国内的研究机构和企业要积极适应新形势,加强学习,提高自身素质,全力以赴,与多肽事业共同发展壮大!