生物技術公司通過可持續採購的美容市場成分獲得成功
生物技術衍生的美容成分越來越多地通過大型零售商進入大眾市場，部分原因是消費者需求。消費者要求在其個人護理產品中使用不含動物成分、符合道德標準且對環境友好的成分。這促使化妝品公司為其成分尋找替代來源，一些公司將生物技術視為一種解決方案
生物技術初創企業在化妝品中看到了一個尚未開發的市場，具有不斷增長的機會和較低的監管門檻。“你可以更快地進行創新，”Geltor 首席技術官 Nick Ouzounov 將護膚品和化妝品與食品、燃料和醫藥行業進行比較時說。他說，與開發其他生物技術產品通常需要十年或更長時間相比，“上市速度和市場演變確實發生在幾個季度或一年內”。
在美國，公司在推出化妝品或膳食補充劑產品之前不需要上市前的批准，就像推出藥物或許多設備一樣。
這種不那麼密集的資本投資、更快的創新周期和消費者需求的結合為美容領域帶來了越來越多的生物技術公司（表1）。Amyris 是一家總部位於加利福尼亞州埃默里維爾的生物技術公司，擁有 8 個不同品牌的化妝品、護膚品和護髮產品，其中許多在美國零售連鎖店 Target 和 Sephora 銷售。總部位於加利福尼亞州聖萊安德羅的 Geltor 為韓國的 AHC 和香港的屈臣氏等流行護膚品牌生產原料。這些公司表示，他們可以提供與從動物或石化過程中提取的成分相同或更好的化妝品成分，而且環境成本要低得多。
但生物技術美容公司面臨著必須與現有產品的功效和價格相匹配或超越的挑戰——這需要擴大規模。“它必須具有成本競爭力，必須具有最佳性能，並且必須具有最佳的可持續性，”Amyris 產品和成分首席戰略官 Annie Tsong 說。
生物技術美容領域最早的商業成功案例之一是通過微生物發酵製成的透明質酸。該分子可以滋潤皮膚，減少皺紋，並且可以作為真皮填充劑注射（它也有醫療應用）。幾十年來，這種分子都是從雞冠中提取的，但在 1988 年，Savient Pharmaceuticals 的科學家們描述了一種使用獸疫鏈球菌的發酵途徑。
在過去的二十年裡，公司開始使用天然和工程微生物（如枯草芽孢桿菌）開發自己的發酵方法。此後，護膚品中對透明質酸的需求呈爆發式增長，德國埃森的 Evonik 等公司；法國哈文的 HTL 生物技術公司；奇華頓在瑞士 Vernier；瑞士凱瑟勞格斯特的帝斯曼和帝斯曼現在提供生物反應器生產的該成分版本。
代謝工程的成功是一個轉折點。它為生物技術美容行業開闢了使用其他發酵衍生化妝品成分的堅實先例。跨國公司，如寶潔公司，正在將資源投入到這類科學中，但“目前最快的創新來自專注於某一領域的新創業公司，”Built with Biology 國際推廣總監 Fiona Mischel 說在倫敦。
這些初創公司的首要關注點是傳統上不可持續地從動物或石化過程中採購的原料。“消費者希望更具可持續性，他們越來越意識到並圍繞產品中的成分進行研究，”北卡羅來納州羅利的一家生物技術初創公司 Jellatech 的創始人 Stephanie Michelsen 說。“這給公司帶來了尋找可持續替代品的壓力，我認為這就是生物技術有這麼多答案的地方。”
例如，有機化合物角鯊烯，一種保濕護膚成分和疫苗佐劑，通常來自深海鯊魚的肝臟。在公眾強烈抗議之後，公司越來越多地尋找這種成分的替代來源。歐盟在 2019 年禁止捕撈某些尋求角鯊烯的深海鯊魚，這給化妝品帶來了更大壓力。
“從這些非常重要的頂級掠食者的生物多樣性的角度來看，這是一個非常具有破壞性的行業，”Amyris 的 Tsong 說。該公司生產角鯊烷，一種角鯊烯的氫化親戚，在暴露於氧氣時更穩定。
Tsong 估計，此前，每年至少有 300 萬條鯊魚因角鯊烯而被殺死。她根據角鯊烯的市場規模（每年 2,500-4,000 噸）和可從單個鯊魚肝臟中提取的角鯊烯量（高達 700 克）做出這一估計。Tsong 說 Amyris 已經取代了大部分市場，每年生產超過 2,000 噸。
為了製造角鯊烷，該公司採用了化學轉化工藝和改良的釀酒酵母菌株發酵的組合。在修飾酵母時，Amyris 科學家過度表達了天然酶，引入了從植物類異戊二烯途徑中提取的法呢烯合酶並提高了其催化能力，重新設計了微生物的中心代謝，使其能夠以更少的碳和氧輸入來執行這些功能，並引入了基因開關來控制系統的生產。
總之，根據 Amyris 的說法，公司科學家改變了約 1% 的釀酒酵母基因組。通過這些修飾，酵母產生β-法呢烯，一種倍半萜烯，Amyris 在一系列步驟中將其化學轉化為角鯊烷。Amyris 為主流美容品牌提供角鯊烷，並將其整合到自有護膚品牌 Biossance 和 Pipette 旗下的產品中。
Amyris 是幾家微生物發酵公司之一，它們開始為其他行業生產分子，並通過迂迴的路線最終獲得了美容產品。其他公司包括前身為 Solazyme 的公司，該公司成立於 2003 年，目標是利用藻類生產燃料，但後來將重點轉向食品、營養和個人護理。
Amyris 是幾家微生物發酵公司之一，它們開始為其他行業生產分子，並通過迂迴的路線最終獲得了美容產品。
在 Amyris 的案例中，該公司在製藥領域取得了成功，通過發酵工藝生產抗瘧藥青蒿素。然後在 2000 年代中後期轉向藻類生物燃料，但在 2015 年原油價格下跌時無法與燃料價格競爭。此後，該公司成功轉 向用於香水、化妝品、食品調味劑的高價值成分和特種化學品。
Geltor 的 Ouzounov 說：“如果你看看在 2000 年代中期生物燃料崩潰後倖存下來的公司，它們都轉向了化妝品和藥品。” “這就是為什麼在我們的案例中，我們認為化妝品是產生快速影響的最佳場所。”
通過發酵，Geltor 生產定制的膠原蛋白和彈性蛋白——旨在保護、滋潤和賦予皮膚彈性的化妝品。膠原蛋白通常是從煮熟的動物屍體的骨頭和皮膚中提取的。Ouzounov 說，儘管它是動物來源的，但消費者對這種成分的需求正在增長，因此幾家生物技術公司正在研究替代品。
Geltor 沒有透露其技術流程。Ouzounov 說，該公司在未公開的微生物中設計了核醣體途徑和氨基酸分泌機制，以優化蛋白質生產。“你想要優化你的有機體，這樣你就有盡可能多的能量用於蛋白質生產，但又不會太多，以至於你將有機體推向死亡點，”他說。
Geltor 不是直接向消費者營銷，而是將其成分銷售給已建立的東亞品牌以及在美國零售商銷售的其他未公開品牌，包括絲芙蘭、Ulta Beauty 和 Target。
柏林的寒武紀也將膠原蛋白作為第一個產品，通過發酵生產。據該公司稱，該成分與動物源性膠原蛋白的不同之處在於，它針對人體皮膚的功能進行了優化。這是生物技術衍生成分的一大優勢：它們不限於可以從大自然中提取的成分。
Cambrium 旨在使用數字平台開發一系列與自然相同、受自然啟發和新設計的成分，該平台可定制設計蛋白質以滿足性能規格。有了設計，該公司的研究人員隨後設計了微生物來生產這種蛋白質。
Jellatech 也生產膠原蛋白，但該公司沒有使用微生物來生產膠原蛋白，而是在生物反應器中培養哺乳動物細胞。該過程類似於養殖肉類工業的過程。該公司從動物的無害活檢開始。這些細胞系在生長因子、信號分子和其他成分的幫助下，在生物反應器中生長並產生膠原蛋白。然後提取和純化膠原蛋白。
該公司生產的膠原蛋白具有來自人類和活體動物（牛、海洋、豬或任何其他物種）的天然膠原蛋白的所有復雜性。Jellatech 的科學負責人 Rob Schutte 說：“哺乳動物細胞中內置了許多結構，而酵母和細菌等不太複雜的生物體則沒有，而正是這種結構使我們的膠原蛋白與動物源性膠原蛋白。”
但與養殖肉類行業面臨的技術挑戰一樣，擴大規模仍然是一個障礙。米歇爾說，這是“一場艱苦的戰鬥”。“這些哺乳動物細胞在生物反應器中四處遊蕩——它們非常脆弱，”而且，正如生物製藥製造中眾所周知的那樣，它們不像酵母和細菌那樣容易增殖，她說。
儘管面臨挑戰，化妝品的市場之路還是相當快速和直接的。在美國，公司在推出化妝品或膳食補充劑產品之前不需要上市前的批准，就像推出藥物或許多設備一樣。相反，他們遵循聯邦監管機構的指導和個人護理產品委員會等團體制定的標準。監管機構有權禁止或限制市場上被發現不安全的成分。
生物技術的環境效益將幫助該行業講述一個強有力的故事。畢竟，動物屠宰和環境破壞在很多方面都與美的概念背道而馳。米歇爾說：“我們希望變得美麗，但不以傷害他人為代價。”
資料來源：https://www-nature-com.translate.goog/articles/s41587-022-01318-x?error=cookies_not_supported&code=d01f5894-d65c-4225-ab50-488a2dbf04e1&_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=zh-TW&_x_tr_hl=zh-TW&_x_tr_pto=op,sc
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