在生物醫學實驗室中，研究人員常常面臨一個挑戰：如何有效分離完整細胞并保持其活性？傳統方法往往會對細胞造成損傷，而膠原酶的出現che底改變了這一局面。

這種酶能夠特異性水解膠原蛋白的三維螺旋結構，而不會損傷其他蛋白質和組織。

01 什么是膠原酶？

膠原酶，其化學名為膠原蛋白水解酶（Collagenase），是一種能在生理PH和溫度條件下特異性水解天然膠原蛋白三維螺旋結構的酶。

它的化學本質是蛋白質，因此對溫度、PH和導致蛋白質變性的各種因素均非常敏感。

膠原酶按照存在方式可分為兩大類：人體內源性膠原酶和藥用膠原酶。

• 內源性膠原酶是人體內部本身具有的，存在于牙齦、觸膜等上皮組織和關節滑膜、椎間盤內。

• 而藥用膠原酶則是利用生物制藥手段從溶組織梭狀芽孢桿菌的發酵液中提取、純化并精制而成的白色或類白色無菌凍干粉針生物制劑。

02 膠原酶的不同類型

膠原酶不是一個單一的實體，而是一個包含多種類型的酶家族，每種類型都有其特定的應用場景。

根據搜索結果，主要可分為以下幾種類型：

• Ⅰ型膠原酶：主要用于上皮、肺，脂肪和腎上腺組織細胞的分離。它適用于消化組織中連接部分使其成為單個細胞，用于哺乳動物細胞的分離。

• Ⅱ型膠原酶：適用于肝臟，骨，甲狀腺，心臟和唾液腺組織。

• Ⅳ型膠原酶：包含至少7種蛋白酶成分，分子量從68-130KD不等。它能消化多種組織。

• Ⅴ型膠原酶：同樣包含至少7種蛋白酶成分，分子量從68-130KD不等。它可用于胰腺小島組織的分離，將結締組織分離成單個細胞。

此外，還有肝細胞專用膠原酶滿足特定細胞類型的分離需求。

03 膠原酶的多樣化應用

細胞分離與組織消化

膠原酶在細胞分離和組織消化方面發揮著重要作用。當需要消化的組織較硬，內含較多結締組織或膠原成分時，胰蛋白酶解離細胞的效果往往不佳，而膠原酶則能有效解決這一問題。

膠原酶僅對細胞間質有消化作用而對上皮細胞影響不大，因此特別適用于消化分離纖維性組織、上皮及癌組織，能使上皮細胞與膠原成分分離而不受損害。

常用劑量為最終濃度200U/ml（約為1mg/mL）或0.03%~0.3%。

疾病模型建立

在科學研究中，膠原酶被廣泛用于建立各種疾病模型。例如，研究人員可以通過關節腔內注射膠原酶的方法誘導顳下頜關節骨關節病動物模型。

復制方法通常是用體重為15-20kg的無角騸努比羊，在動物麻醉后，在一側關節上腔按478U/kg體重的劑量注射0.5%-1%膠原酶。

這種模型動物均于注藥1個月后出現明顯的關節病病理損傷，并隨觀察時間的延長而加重。

臨床治療應用

膠原酶在臨床治療中也展現出巨大潛力。在脊椎介入治療中，膠原酶是用于治療椎間盤源性疼痛的關鍵藥物。

在影像設備引導下，膠原酶可被準確注射到椎間盤組織突出物周圍并使其溶解，從而有效解除其對脊神經的壓迫，達到解除或緩解疼痛的目的。

研究還探索了膠原酶對減少假體包膜形成及攣縮的作用。中國醫學科xue院整形外科醫院研究中心進行的一項動物實驗表明，膠原酶能有效降解包膜組織的膠原纖維，減少包膜的形成，對包膜攣縮有一定的防治意義。

04 膠原酶的使用技巧

配置方法

膠原酶的配置需要注意，因為Ⅰ型膠原酶分子顆粒比較大，不容易過濾，因此可以用蔡式濾器過濾除菌。

值得注意的是，鈣、鎂離子和血清成分不會影響膠原酶的消化作用，因而可用BSS（如D-hanks或者PBS）或含血清的培養液配制。

消化過程

將漂洗、修剪干凈的組織剪成1-2mm3左右的小塊。將組織塊放入離心管（三角燒瓶）中加入30-50倍體積的膠原酶溶液，旋緊蓋子（密封燒瓶）。

將燒瓶放入37℃水浴或者37℃孵箱內，每隔3min振搖一次，如能放在37℃的恒溫震蕩水浴箱中則更好。

消化時間與組織的類別很有關系，對于某些腫瘤組織或其他較致密結締組織，消化時間可能需要4-48h，對于容易消化的組織可以采用37℃震蕩消化15-45分鐘。

消化終點的判斷與細胞收集

當組織塊已分散而失去塊的形狀，一經搖動即成細胞團或單個細胞，可以認為已消化充分。

上皮組織經膠原酶消化后，由于上皮細胞對此酶有耐受性，可能仍有一些細胞團未wan全分散，但成團的上皮細胞比分散的單個上皮細胞更易生長。

收集消化液（有時含個別組織塊及沒有充分消化的組織碎屑則需用100目不銹鋼網過濾），離心1000r/min，5min，去除上清，用Hanks液或者無血清培養液離心漂洗1-2次，去除上清，加培養液制成細胞懸液，接種培養瓶。

05 膠原酶在實驗研究中的典型應用

椎間盤研究

天津醫科大學2005年的一項研究探討了不同濃度膠原酶對人工培養的椎間盤組織和細胞的形態學影響。

研究將人變性間盤組織或家兔正常間盤組織在無菌狀態下剪切，置于含DMEM高糖培養基、20%胎牛血清及轉化生長因子（TGF-β）培養液中培養。

研究人員分別加入200U/ml及400U/ml膠原酶200μl，觀察各組24小時、48小時、1周時的形態學變化，通過濕重稱量和活細胞計數來探討膠原酶對椎間盤組織的溶解作用。

角膜病變治療

國立中國臺灣大學醫院2019年進行的一項研究探索了膠原酶A在治療角膜病變中的應用。

研究人員通過用膠原酶A替換分散酶II/胰蛋白酶-EDTA，修改了分離角膜緣干細胞的過程，從而無需使用飼養細胞。

這種方法被稱為膠原酶A輔助培養的口腔粘膜上皮移植（CA-COMET），為治療雙側全角膜緣細胞缺損提供了一種新方法。

癌癥研究

膠原酶也在癌癥研究中發揮作用。一項關于Ⅳ型膠原酶在肝癌小鼠移植瘤中表達的研究，通過肝被膜下注射和皮下注射癌細胞懸液的方法分別建立了原位移植和異位移植的肝癌小鼠模型。

通過酶譜法分析不同模型中Ⅳ型膠原酶比活性，研究者初步探討了原位移植模型導致高轉移的原因。

膠原酶在科學研究和臨床治療中展現出廣闊前景。隨著生物技術不斷發展，我們對膠原酶的理解也將日益深入。

未來，這種高效的生物工具或許能在組織工程、再生醫學及疾病治療等領域帶來更多突破性進展。看似微小，卻正在推動醫學研究不斷向前。

愛必信膠原酶推薦

Absin產品線：

爆款產品：十da試劑盒(mIHC、IHC、凋亡、ELISA、ChIP、Co-IP、生化檢測、殘留檢測、多因子檢測)；細胞培養(類器官試劑盒+基質膠，胎牛血清+培養添加劑+細胞因子)、分化試劑盒；分子(mRNA合成服務+提取試劑盒)；化合物大包裝；輔助試劑、耗材/儀器、定制服務(抗體/多肽/蛋白/標記/檢測)...

特色產品：雞胚提取物CEE、B27、N2、霍亂毒素B亞單位CTB、牛腦垂體提取物BPE、百日咳毒素PTX、重組人胰島素Insulin、人源低密度脂蛋白LDL...