乳鐵蛋白的重組表達系統及法規管理現狀概述

吳曉文,張長太,李佳佳,凡孝菊*,周景文*

1(江蘇創健醫療科技股份有限公司,江蘇 常州,213000)2(江南大學 未來食品科學中心,江蘇 無錫,214000)

乳鐵蛋白(lactoferrin,LF)是一種功能性糖蛋白,屬于轉鐵蛋白家族,大約由700個氨基酸構成,分子質量在80 kDa左右[1]。1939年,SORENSEN等[2]首次從牛奶中分離得到了這種粉紅色的蛋白質;1960年,JOHANSON[3]又從人乳中成功將其提取出來。人初乳中富含乳鐵蛋白,平均濃度可達到6 g/L;隨著時間的推移,濃度會降低并維持在1～2 g/L水平;牛初乳和常乳中的乳鐵蛋白濃度分別為0.8 g/L左右和0.03～0.49 g/L,低于人初乳和常乳中的含量。除了普遍存在于哺乳動物的乳汁當中,乳鐵蛋白還分布在膽汁、胃腸液、尿液、眼淚、唾液等各種黏膜分泌物里,同時也是次級中性粒細胞的重要組成成分[3-4]。

人乳鐵蛋白(human lactoferrin,hLF)由703個氨基酸組成,METZ-BOUTIGUE等[5]在1984年完成了對其整體序列的測定;1989年,ANDERSON等[3]解析了人乳鐵蛋白的晶體結構。乳鐵蛋白的三維構象呈兩個球形葉片狀,N-葉與C-葉之間有40%左右的序列一致性,兩者通過一段α螺旋連接。以人乳鐵蛋白1FCK(文件1FCK來自PDB數據庫)為例,N-葉與C-葉又各自分為2個結構域,結構域之間的裂隙是Fe3+的結合位點,結合時需要陰離子如CO32-的配合(圖1)[6]。乳鐵蛋白在哺乳動物當中的進化高度保守[7]。牛乳鐵蛋白(bovine lactoferrin,bLF)的氨基酸序列與人乳鐵蛋白有69%的一致性,兩者的二級結構和三維構象幾乎相同,僅在N-葉與C-葉的相對位置以及兩者內部各自2個結構域閉合程度上略有差異[8]。除了人和牛之外,數據庫里還包含其他8個物種的乳鐵蛋白序列,分別來自鼠、馬、豬、山羊、綿羊、水牛、牦牛和駱駝[9-10]。在不同的哺乳動物體內,乳鐵蛋白含量存在顯著差異,而針對不同來源的乳鐵蛋白進行生化特性對比研究的報道很少[7]。

a-乳鐵蛋白的三維構象;b-與金屬離子相互作用的氨基酸殘基位點

乳鐵蛋白作為一種糖蛋白,通過Asn-X-Thr/Ser三肽中的天冬酰胺殘基進行N-連接型糖基化。從氨基酸序列上可預測出,人乳鐵蛋白有4個潛在位點,但研究結果表明,其中只有2個真正連接了糖鏈[5];牛乳鐵蛋白有5個潛在位點,只有3個連接了糖鏈[8]。乳鐵蛋白的空間構象和生物活性不受糖基化的直接影響,但其抵抗胰蛋白酶降解的能力會在糖基化之后增強,從而提升結構穩定性[11]。來自哺乳動物的天然乳鐵蛋白帶有復雜型糖鏈,而重組表達的乳鐵蛋白,根據不同的表達系統和培養條件,具有多樣性的糖基化形式,或者缺乏糖基化修飾[12]。

1 乳鐵蛋白的生物學功能

乳鐵蛋白是哺乳動物固有免疫系統的重要組成成分,具有廣泛的抵抗病原體的活性,包括抵抗細菌、真菌、病毒的能力及抗寄生蟲能力等;同時,乳鐵蛋白還具有抗氧化、抗癌、促進成骨細胞增殖以及免疫調節等功能[13-15]。

1.1 對細菌的影響

乳鐵蛋白能夠通過結合Fe3+限制細菌的生長。鐵是大多數細菌生長所必需的元素,乳鐵蛋白憑借高度的親和力競爭性螯合Fe3+,從而抑制大腸桿菌、變形鏈球菌、霍亂弧菌等需鐵細菌的生長,以及抑制銅綠假單胞菌等病原菌生物膜的形成[16];自身鐵飽和度越低,乳鐵蛋白的抑菌活性越強[17]。然而,鐵爭奪只是延緩了細菌的生長繁殖,補鐵之后抑菌作用會消失[18]。

除了抑菌作用之外,乳鐵蛋白還具有直接的殺菌活性。對于細胞壁含有脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的革蘭氏陰性菌,乳鐵蛋白能夠與細胞外膜上的孔道蛋白結合,誘導LPS釋放,從而增加外膜對疏水分子的通透性,有利于溶菌酶和其他抗菌分子進入菌體內部殺死細菌[19]。對于細胞壁含有負電性磷壁酸的革蘭氏陽性菌,乳鐵蛋白能夠通過靜電相互作用,以N-葉帶正電荷的氨基酸殘基與磷壁酸結合,打破非極性環境,改變膜通透性,使菌體因內部成分外泄而死[20]。

1.2 對真菌的影響

乳鐵蛋白對包括酵母菌和霉菌在內的多種真菌病原體具有抑制或殺傷作用。FERNANDES等[21]評估了牛乳鐵蛋白對22種酵母和24種霉菌的抗真菌活性,及其與6種廣泛使用的抗真菌藥物的協同效果。實驗結果表明,牛乳鐵蛋白對所有被測試的酵母菌具有廣泛且一致的抑制能力,而只對4種霉菌有效果;其抑制酵母菌的活性會受到鐵飽和度以及消化程度的影響。當牛乳鐵蛋白與兩性霉素B(amphotericin B,AMB)聯合用于抑制真菌時,對22種酵母中的19種展現出高度的協同作用。LF-AMB能夠促使菌體孔隙形成、菌絲變薄以及細胞塌陷,具有應用于抗真菌治療的潛力。

乳鐵蛋白能夠誘導常見的條件致病菌——白色念珠菌的調節性細胞死亡。通過掃描電鏡可觀察到,暴露于乳鐵蛋白的白色念珠菌細胞會出現膨脹、內容物泄露,或者表面凹陷、裂縫等變化,最終走向死亡。2008年,ANDRéS等[22]首次證明了K+外流參與了這一細胞凋亡過程。K+通過離子通道流出導致滲透壓變化,細胞發生收縮從而一定程度上促進了凋亡,而菌體細胞膜的通透性并未改變。2019年,該團隊進一步提出,乳鐵蛋白抑制Pma1p H+-ATPase活性導致細胞質酸化,才是調控細胞死亡通路的第一個轉導信號[23]。除此之外,人乳鐵蛋白誘導的白色念珠菌細胞凋亡樣表型還包括磷脂酰絲氨酸外化、核染色質凝結、DNA降解和活性氧(reactive oxygen species,ROS)產生增加[22]。ACOSTA-ZALDVAR等[24]在釀酒酵母模型中研究該細胞凋亡機制時,進一步發現了乳鐵蛋白能引起與ROS積累和細胞色素C釋放相關的線粒體功能障礙,說明線粒體能量代謝在人乳鐵蛋白的殺傷功效中起著關鍵作用。

1.3 對病毒的影響

乳鐵蛋白對感染人類和動物的多種RNA及DNA病毒具有抗性,通常而言,缺鐵型乳鐵蛋白的抗病毒效果更為顯著,但鐵飽和型也能夠起到一定的作用,可見鐵飽和度并非決定性因素[25]。一些情況下,乳鐵蛋白可以阻止病毒進入靶細胞,在病毒感染的早期發揮作用,如針對脊髓灰質炎病毒[26]、單純皰疹病毒[27]、巨細胞病毒[28]以及艾滋病病毒[29];而另外一些情況下,乳鐵蛋白還可以直接與病毒顆粒作用,阻止其發揮毒性或者抑制其在宿主細胞中的復制,如針對丙型肝炎病毒[30]和輪狀病毒[31]。以輪狀病毒為例,乳鐵蛋白能夠與病毒顆粒結合,阻止其吸附到靶細胞上,預防感染;而在輪狀病毒感染過程中,乳鐵蛋白能夠干擾其合成抗原,即在病毒進入靶細胞后仍能保持抗病毒作用[31]。

關于乳鐵蛋白的抗病毒作用,研究者們已經提出了幾種機制,其中被廣泛接受的,是乳鐵蛋白結合并阻斷糖胺聚糖病毒受體,特別是硫酸乙酰肝素,從而阻止病毒進入宿主細胞,避免了感染的發生[31]。但WEIMER等[32]的研究表明,體外與體內實驗結果之間存在矛盾,乳鐵蛋白的抗病毒機制仍有待進一步探索。

1.4 功能特性

多項體內、體外試驗表明,乳鐵蛋白是一種具有生理活性的功能性蛋白質,參與調節免疫功能、調節鐵吸收、促進腸道細胞增殖分化、促進成骨細胞增殖、抗氧化以及抗腫瘤等生物體內多種病理生理過程[33]。這些功能使得乳鐵蛋白具有強大的應用價值和市場潛力,引起了食品與飼料行業及醫學界的廣泛關注。

2018年,中國營養學會婦幼營養分會發布《乳鐵蛋白嬰幼兒健康效應專家共識》,明確了LF能夠降低嬰幼兒、兒童呼吸道疾病和腹瀉的發病率,降低新生兒壞死性小腸結腸炎和敗血癥的發病率和死亡率,提高兒童幽門螺桿菌根除率,促進幼兒生長發育[34]。4年之后,中國營養學會臨床營養分會又發布了《乳鐵蛋白臨床應用中國專家共識》,進一步明確了LF功能特性的九大共識,將LF納入專業醫學視角,以期將LF合理應用到更多臨床治療場景[35]。截至目前,我國尚無添加LF的藥品,成人可以通過攝入普通食品或者保健品進行補充。隨著人們對LF了解的逐漸深入以及LF相關產品的推廣普及,通過補充LF來提高免疫力和增強身體素質,有可能成為全民的共同選擇。

2 乳鐵蛋白的表達系統

乳鐵蛋白因其獨特的生物學活性,在食品、日用品、保健品和藥品中都有廣闊的應用空間。通過轉基因表達系統在工業級別上生產重組乳鐵蛋白,既可以打破因畜牧業規模和產業結構帶來的產量限制,又可以解決人源乳鐵蛋白獲得困難的問題。多數已開發的表達系統生產的重組乳鐵蛋白,在物理、生化和生物學特性上,與天然乳鐵蛋白相比沒有顯著區別[36]。

2.1 細菌

已報道的成功用于乳鐵蛋白異源表達的細菌有大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和干酪乳桿菌等。大腸桿菌表達系統具有操作簡單、遺傳背景清晰、成本低廉等優勢,劣勢是重組蛋白缺乏合適的翻譯后加工修飾,無法通過連接糖鏈阻止聚集而多以包涵體形式存在[12]。另外,大腸桿菌細胞壁外膜中的脂多糖可在臨床上引起多種生理和病理反應[37],以及大腸桿菌本身作為條件致病菌,對人體健康也存在風險;因此,以大腸桿菌為宿主生產乳鐵蛋白,必須對最終產品的內毒素殘留水平和微生物指標進行嚴格的監測?？莶菅挎邨U菌和干酪乳桿菌雖然沒有大腸桿菌應用廣泛,但這兩種菌株作為一般認為安全(generally recognized as safe,GRAS)菌株,在安全性上具有先天優勢。

WANG等[9]通過BL21(DE3)表達系統獲得了昆明小鼠乳鐵蛋白及其N-葉部分,經鎳柱純化后產量分別為17 mg/L和20 mg/L;由于兩者均以包涵體的形式存在,因此抗菌效果不夠理想。HU等[38]通過BL21(DE3)表達系統獲得了以包涵體形式存在的人乳鐵蛋白C-葉部分,經純化和復性處理后產量為700 mg/L;與全長人乳鐵蛋白相比,該工作中表達的乳鐵蛋白C-葉具有更強的抑制人乳腺癌細胞MDA-MB-231的能力,這可能要歸因C-葉獨特的空間構象和高底物親和力,更加詳細的抗腫瘤機制有待進一步研究。GARA-MONTOYA等[39]通過BL21(DE3)成功表達了牛乳鐵蛋白-硫氧還蛋白融合蛋白,產量為15.3 mg/L;經凝血酶和胃蛋白酶處理所得的乳鐵蛋白肽,對大腸桿菌的抑制作用是未處理樣品的4倍。JIN等[40]以枯草芽孢桿菌為宿主,通過優化氨基酸密碼子和選擇最優啟動子Pveg,成功表達了牛乳鐵蛋白N-葉,純化后產量為16.5 mg/L。表達產物對大腸桿菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌均表現出明顯的抑菌活性。

乳鐵蛋白具有廣譜抑菌性,但在以上工作中,重組乳鐵蛋白均在細胞內完成表達,似乎并未對宿主產生毒害作用,研究者們沒有就此問題開展討論。對于干酪乳桿菌表達體系,情況則又有不同。由于乳酸菌可以適應缺鐵環境,乳鐵蛋白的存在不會對其活力產生負面影響,反而是可以促進腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖[41-42]。CHEN等[43]將干酪乳桿菌作為宿主表達人乳鐵蛋白,產物在培養基中的濃度達到了10.6 mg/L。以重組干酪乳桿菌對小鼠進行灌胃試驗,與使用野生型菌株灌胃的對照組相比,實驗組小鼠對致病性大腸桿菌表現出更強的抵抗能力和更低的腸道損傷,說明該重組干酪乳桿菌具有作為腸道微生態制劑的潛力。

2.2 酵母

酵母表達系統具有培育周期短、操作簡單的特點,同時還具有翻譯后加工修飾的功能,重組產物多以高甘露糖基化的糖蛋白形式存在;除此之外,目的蛋白還可以通過分泌途徑分泌至酵母細胞外,提取程序簡單。相比于大腸桿菌等常用的原核表達體系,使用酵母表達乳鐵蛋白更便于工業化生產[12, 44]。

LIANG等[45]在1993年以釀酒酵母為宿主成功表達了重組人乳鐵蛋白。在該表達系統中,部分產物可以通過酵母轉化酶信號肽分泌至細胞外,培養液中濃度為1.5～2 mg/L,還有部分產物殘留在細胞內。測試結果表明,分泌型重組目的蛋白的結構經過了糖基化修飾,且具有Fe2+和Cu2+結合能力。然而,在后期進行大規模培養時,出現了產物表達量顯著低于前期測試水平的現象,作者推測可能是由于乳鐵蛋白對酵母細胞具有毒性從而導致了表達量難以穩定。并且,在表達分子質量高于30 kDa的外源蛋白時,釀酒酵母在分泌效率上不占優勢[46],所以此后更多的團隊把畢赤酵母表達重組乳鐵蛋白作為研究方向。

PARAMASIVAM等[47]首次在畢赤酵母中成功表達了完整的馬乳鐵蛋白,搖瓶中的產量達到16.5 mg/L,圓二色光譜測試結果證實了產物具有合理的空間構象。IGLESIAS-FIGUEROA等[48]將牛乳鐵蛋白在畢赤酵母KM71-H中進行胞內表達,最終產量達到3.5 g/L,表達產物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和部分銅綠假單胞菌具有抑制作用。該工作中,目的蛋白的表達量非?？捎^,但由于需要對菌體進行裂解以及對包涵體進行復性處理,純化工藝復雜,所以工業化難度較大。此外,來源于藏羊[49]、牦牛[10]的乳鐵蛋白也都在畢赤酵母中得到了成功表達,分泌表達量分別為60 mg/L和40 mg/L,且產物均具有相應的抑菌活性。

在畢赤酵母中,最常用的醇氧化酶啟動子需要通過甲醇進行誘導,使得該表達體系在生產應用時存在安全隱患。以上研究均處于實驗室階段,未對該問題進行討論。如果項目進入到了投產階段,那么對每批次的產品進行跟蹤檢測,確保甲醇殘留量在歷經純化、干燥等工藝后已降低至安全限量以下,是不可缺少的程序。

2.3 霉菌

霉菌作為生產蛋白質的細胞工廠,具有很多獨特的優勢。它具有強大的蛋白表達能力和分泌途徑,能夠正確地進行各種翻譯后處理,包括糖基化、多肽鏈剪切、二硫鍵形成等,并且能夠將錯誤折疊的蛋白快速清除[50]。更加重要的是,霉菌還具有很強的生存能力,這使得它優于以大腸桿菌、畢赤酵母為代表的原核體系和酵母體系,尤其適合作為生產乳鐵蛋白這種具有廣譜抗菌性的“毒蛋白”的底盤細胞。

來自Baylor醫學院的Ward課題組,是最早在霉菌中異源表達哺乳動物糖蛋白的團隊。1992年,該課題組在構巢曲霉中表達人乳鐵蛋白,獲得了5 mg/L的產量[51];同時期在米曲霉中表達人乳鐵蛋白,分泌表達量為25 mg/L,且重組產物與天然乳鐵蛋白具有相同的分子質量、鐵結合能力以及免疫活性[52]。1995年,該團隊又進一步在泡盛曲霉中將人乳鐵蛋白與葡萄糖淀粉酶進行融合表達,再通過內源性KEX-2肽酶切割加工成為成熟的乳鐵蛋白,該重組產物具有與人腸細胞受體結合的能力,且分泌表達產量高達2 g/L,已具備商業化價值[53]。雖然基于該重組乳鐵蛋白開發的藥物,因在三期臨床試驗中與安慰劑組相比沒有療效上的差異[54],未能成功走向市場,但該研究仍讓我們窺見了霉菌體系生產重組乳鐵蛋白走向產業化的可能。

2.4 動物細胞系和轉基因哺乳動物

在動物細胞系和轉基因動物中誘導表達重組產物,是目前基礎研究、生物制藥以及基因治療的重要研究方向[55]。通過哺乳動物細胞表達目的蛋白,能夠獲得與天然蛋白在結構和功能上更加一致的產物;但由于細胞培養對專業技術和經濟投入的較高要求,難以避免地在規?；瘧蒙鲜艿较拗芠56]。通過轉基因動物生產目的蛋白,乳腺細胞無疑是最理想的表達場所;乳腺是外分泌器官,乳汁不會進入體循環影響宿主的生理代謝,且重組蛋白在分泌過程中已經過充分的加工和修飾,一般具有穩定的生物活性[57]。

目前,人乳鐵蛋白已在轉基因小鼠、山羊、豬和牛中得到了成功表達,產量從3 g/L到30 g/L不等,重組產物均與天然人乳鐵蛋白具有相似的鐵結合釋放特性以及抗菌能力[56,58-61]。荷蘭Pharming公司聯合萊頓大學[60]克隆的轉基因小鼠能夠在泌乳期分泌人乳鐵蛋白,分泌量可達13 g/L,但是小鼠乳腺的尺寸限制了乳鐵蛋白的規?；a,相比之下,奶牛乳腺生物反應器是更加理想的靶蛋白表達系統。該團隊又通過核顯微注射法克隆了轉基因牛,重組人乳鐵蛋白的表達水平在整個泌乳期內保持平穩,產量達到3 g/L,且未影響牛奶的總體產量及理化參數[61]。WANG等[56]采用相比于顯微注射更加簡單高效的核轉染法,獲得了無抗生素標記的高拷貝細菌人工染色體(bacterial artifcial chromosome,BAC)轉基因牛,克隆牛表達的人乳鐵蛋白產量可達4.5～13.6 g/L。該團隊通過進一步的胚胎移植繁育了200頭轉基因牛,表明轉基因牛乳腺生物反應器具有大規模生產蛋白質的潛力;但另一方面,轉基因動物群的飼養仍要依賴傳統的養殖模式,在投入產出比和可持續發展上還需要更多考量。

表1 乳鐵蛋白的表達系統Table 1 Various expression systems of recombinant lactoferrin

3 乳鐵蛋白的法規管理與應用

3.1 法規管理

3.1.1 天然乳鐵蛋白

2000年,美國食品藥品管理局(Food and Drug Administration,FDA)首次批準bLF為GRAS物質,可用于特定食品的生產;2012年,歐盟委員會批準bLF可添加于特定食品中以強化其健康功能。關于應用范圍和使用限量,美國FDA陸續許可將bLF用于嬰幼兒配方乳粉、調制乳粉、風味發酵乳、冰淇淋、甜點及口香糖等產品中,添加量在100～400 mg/100 g;歐盟允許bLF應用的范圍更廣,除上述品類外,還包括飲料、糖果、糕點以及奶酪基產品等,添加量在80～3 000 mg/100 g[65]。

在我國,乳鐵蛋白屬于食品添加劑當中的細分類別——營養強化劑,產品規格按照GB 1903.17—2016《食品安全國家標準 食品營養強化劑 乳鐵蛋白》進行管理,使用限量的發展歷程見表2。根據GB 14880—2012 《食品安全國家標準 營養強化劑使用標準》,乳鐵蛋白可添加到調制乳、風味發酵乳和含乳飲料中,使用量≤1.0 g/kg;可用在嬰幼兒配方食品中,使用量≤1.0 g/kg(限粉狀產品,液態按稀釋倍數折算)。2012年,衛生部發布第15號公告,附件4《鐵等8種擴大使用范圍及用量的食品營養強化劑》中規定,乳鐵蛋白可用于調制乳粉,使用量≤1.0 g/kg。2013年,衛生計生委發布第11號文件《關于批準抗壞血酸鈉等8種食品添加劑擴大使用范圍用量的公告》,乳鐵蛋白在嬰幼兒配方食品中的最大使用量為1.0 g/L,以即食狀態計,粉狀產品按沖調倍數增加使用量。

表2 乳鐵蛋白的使用規定Table 2 Regulations for the application of lactoferrin

3.1.2 重組乳鐵蛋白

現階段,我國尚未出臺任何關于重組乳鐵蛋白的使用標準和政策,國外也沒有關于重組乳鐵蛋白的安全食用歷史。2021年,國家衛健委正式打開了轉基因食品添加劑新品種的申報路徑,如果針對重組乳鐵蛋白進行申報,需要先根據《農業轉基因生物安全管理條例》和《農業轉基因生物安全評價管理辦法》對產品進行轉基因生物安全評價;取得農業農村部出具的轉基因安全評價證書之后,再參照《食品添加劑新品種管理辦法》和《食品添加劑新品種申報與受理規定》向國家衛生計生委提出關于食品添加劑新品種生產與經營的申請。

3.2 生產與應用

1985年,比利時Oleofina公司成為首家商業化生產牛乳鐵蛋白的企業。1989年,日本森永乳業開始在德國Milei公司生產牛乳鐵蛋白。隨后,新西蘭新萊特、荷蘭皇家菲仕蘭、澳洲百斯頓等公司也加入進來,全球乳鐵蛋白年產量從2006年的不足80 t上升至2015年的221 t,并在2021年達到300 t左右[66-67]。2022年5月,飛鶴首條乳鐵蛋白自動化生產線也已正式投產,開創了國內乳業先河。1986年,森永乳業首次將乳鐵蛋白應用于嬰兒配方乳粉的生產。歷經多年發展,乳鐵蛋白在日本的應用范圍已擴大至酸奶、飲料、營養補充劑、寵物食品、牙膏和化妝品等,在產品中起到改善腸道菌群、免疫調節、抗氧化、抗感染等作用[66,68]。目前,我國對乳鐵蛋白的應用多集中在嬰幼兒配方乳粉和保健食品領域,原料主要依賴進口。

重組人乳鐵蛋白(recombinant human lactoferrin,rhLF)在抗菌、鐵的結合釋放性能等方面與天然人乳鐵蛋白(hLF)具有相似的性質。體外試驗結果表明,胃蛋白酶能在60 min內將rhLF完全消化,與hLF的消化情況相似。截至目前,沒有關于人類對乳鐵蛋白這種存在于自身分泌腺中的物質過敏的報道。因此,對具有相同氨基酸序列的外源蛋白質過敏的可能性幾乎可以忽略不計[69]。另外,戴亞妮等[70]通過急性經口毒性試驗和90 d喂養試驗證明,rhLF屬無毒級產品,無亞慢性毒性,無潛在的食用安全風險。

2022年8月,新加坡生物技術公司TurtleTree宣布,將通過發酵技術(乳腺細胞)生產重組牛乳鐵蛋白產品,專注于嬰兒營養、免疫、腸道健康等方面的研究,并計劃于2023年率先在美國推出商業化產品[71]。De Novo Dairy是首家總部位于南非的精密發酵公司,這家初創公司通過畢赤酵母表達體系生產rhLF,并計劃在2023年將新產品推向市場[72]。

4 總結與展望

重組乳鐵蛋白的二級和三級結構與天然乳鐵蛋白基本一致,來自不同表達體系的產品雖然在糖基化方面存在差異,但生物活性幾乎不受影響。同時,重組乳鐵蛋白在產量與規格上更具可控性,在生產上更加高效、環保、可持續,高度符合“未來食品”的特征。隨著合成生物學的快速發展,以及法規管理的與時俱進,一些勇于創新的生物技術公司已經開始對重組乳鐵蛋白的商業化進行布局,未來有望出現重組產品與天然產品在市場上并駕齊驅的景象。

在表達體系的考量上,相比于仍要依賴傳統養殖模式的轉基因動物,以及培養成本居高不下的哺乳動物細胞,能夠對重組蛋白進行翻譯后修飾的酵母和霉菌無疑是更加具有競爭力的選擇。鑒于乳鐵蛋白具有廣譜抑菌性,想要獲得高效分泌和表達的菌株,宿主細胞對重組乳鐵蛋白的耐受程度是關鍵因素?；蛟S,可以通過高通量篩選或者底盤細胞改造等手段,獲得具有商業價值的高產菌株,最終促成重組乳鐵蛋白的產業化之路。