比如多肽固相合成法、神经生长因子(NGF)和表皮生长因子(EGF)、富勒烯等,都是上世纪促进化妆品科研发展的成果,而步入新世纪以来,诺贝尔奖更是涌现不少对护肤技术发展有着重要作用的成果。
同时,我们也采访了百雀羚的研发工程师左工,请他聊一聊对于诺奖成果与化妆品技术的看法,左工表示:“我比较看好的诺奖成果主要是细胞自噬、生物钟节律,以及可能由TRPV1受体和PIEZO2受体开启的神经美容研发热潮。我之前参加了有着化妆品界的诺贝尔之称的IFSCC大会(国际化妆品科技联盟),和大会上跨领域的研发人员探讨全球最热门的一些研究主题,比如:皮肤科学中表皮和真皮细胞间质、暴露组学与大防护屏障、神经美容、皮肤微生态等领域。总体感受下来就是每年的IFSCC大会,已经有越来越多的国内美妆企业参与其中,逐步与世界前沿化妆品技术接轨。”
为此,我们梳理了辣椒素受体和冷觉受体、生物钟节律、细胞自噬这类获得诺奖的技术在护肤研究领域的影响,以及围绕它们所开发的原料。
辣椒素受体和冷觉受体
获奖时间:2021年,诺贝尔生理学或医学奖,获奖者是戴维·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安,以表彰他们在痛觉和触觉领域研究方面所作出的贡献。
辣椒素受体对皮肤的作用机理
研究发现,通过辣椒素刺激的方法,发现了一个对辣椒素有强烈响应的基因TRPV1,在接下来的研究中,这个基因编码的蛋白还同时对高温有反应,可以说辣椒素受体是一种能被疼痛时的热量激活的离子通道,也是一个对温度敏感的受体蛋白。
△戴维·朱利叶斯使用辣椒中的辣椒素来识别TRPV1(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
进一步研究发现,敏感肌人群的皮肤容易灼烧、发痛、发红、发痒等症状,是因为皮肤屏障受损,激活了他们的TRPV1,引起皮肤血管、神经的反应性,促进炎症与免疫反应,又导致了上述临床症状。
因此基于TRPV1基因的表达原理,我们可以开发出针对TRPV1基因的拮抗剂,通过TRPV1辣椒素受体拮抗剂,能在数分钟内缓解皮肤瘙痒、刺痛等症状,所以抗TRPV1辣椒素受体的研究成果运用在针对敏感肌人群的护肤品当中较多。
冷觉受体对皮肤的作用机理
TRPM8冷觉受体是大卫·朱利叶斯和阿德姆·帕塔普蒂安利各自用薄荷醇识别出来的,位于神经末梢,可以检测到低温以及薄荷醇和其他因素引起的冷感。
这种能被寒冷激活的受体,在接下来的研究中表明,TRPM8离子通道是人体内的低温与疼痛感受器,因为当受到激活时,它能够具有镇痛的和抗炎的作用,因此TRPM8冷觉受体作为抗衰老的新靶点。
值得一提的是,科丝美诗对于TRPM8与皮肤衰老方面有进一步的研究,研究发现:“冷应激薄荷醇诱导CIRP和TRPM8的表达水平,嗜冷细菌培养基通过减少HaCaT角质形成细胞和RhE模型中的冷应激相关基因来缓解冷应激。此外,在HaCaT角质形成细胞和RhE模型中,在冷应激条件下,嗜冷细菌培养基的处理增加了皮肤抗衰老标记物COL17。总的来说,这些发现揭示了嗜冷细菌培养基的新见解。在皮肤抗衰老特性方面,这表明它将是对抗寒冷应激状态的有效活性化妆品成分。”
实际应用情况:优色林修红特护霜、科颜氏视黄醇抗皱紧实精华、雅漾修红舒缓免洗洁面乳
代表原料:德之馨的 SymSitive?1609、奇华顿的 Mariliance?
对于该成果在护肤领域的影响,左工表示:“目前TRPV1通路在化妆品领域,尤其是炎症,敏感肌肤等方面有着大量的研究与应用。不夸张地说,TRPV1是近 20 年,诺奖概念在化妆品中应用最好的。”
生物节律
获奖时间:2017,诺贝尔生理或医学奖,获得者是杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴殊和迈克尔·杨,以表彰三人发现了控制昼夜节律的分子机制。
对皮肤的作用机理
生物钟或者说生物节律、生物周期等都有一个相似的涵义,即生物甚至自然万物的行为都按一定的周期和规律在运行。它是生物体内一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律。它是由生物体内的时间结构序列所决定,大多数生物有机体对于环境变化会作出预测和适应。
△PER蛋白自我调节机制(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
研究发现,人们日常的熬夜其实就意味着打破了生物钟的规律,这会造成节律蛋白含量变化,而蛋白则能够分泌因子改变细胞状态,影响细胞的增殖、合成,导致皮肤胶原蛋白降解、水分流失,从外表看上去皮肤缺水、暗沉。
由于人体生理具有生物节律,而皮肤作为外部生理机制的表现,其皮肤的生物钟主要由皮肤中几个重要基因控制(CLOCK, BMAL,PER等),可以说皮肤水分流失、细胞增殖、皮肤血液流动、皮肤温度、皮肤脂质分泌、皮肤伤口愈合、DNA修复、胶原蛋白的合成、分泌与降解等与皮肤有关的状态都有周期变动。理论上来说,调控生物节律指挥细胞进行皮肤屏障修复,帮助皮肤恢复正常的生物钟,能从源头的地方解决衰老、黑色素沉积等皮肤问题。
实际应用情况:雅诗兰黛抗蓝光眼霜、香奈儿周末焕肤乳液
代表原料:Ashland 的 Chronogen? YST、RANH 的 CELLIGENT?、Clariant的B- Circadin
细胞自噬
获奖时间:2016年,诺贝尔生理学或医学奖,获得者是大隅良典,以表彰他在细胞自噬机制研究中取得的成就。
对皮肤的作用机理
自噬意为自体吞噬,是真核细胞在自噬相关基因的调控下,把衰老后的细胞质蛋白和细胞器运输到溶酶体,利用溶酶体降解自身细胞质蛋白和受损细胞器的过程。自噬可防止细胞损伤,促进细胞在营养缺乏的情况下存活,并对细胞毒性刺激作出反应。
△细胞自噬的过程(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
自噬对皮肤方面的作用:对脱发、皮肤屏障、衰老、皮脂分泌、美白等都有影响,简单来说细胞自噬可以让细胞重组,修复和再生,以达到细胞的再循环和再利用,促进皮肤代谢过程中废物的分解,改善皮肤色斑、暗沉等问题。
与此同时,自噬途径还能够激活和上调毛囊中的生长因子,促进头发的发毛的生长。
实际应用情况:POLA 极光焕彩精华液、Olay 流光瓶
代表原料:CLR 的 Belides ? ORG、Ashland 的 Serenityl?、Codif 的 Cywhite
除了上述技术之外,还有一些在21世纪中促进美妆科研蓬勃发展的技术,下面就让我们来盘点一下。
缺氧诱导因子
获奖时间:2019年,诺贝尔生理学或医学奖,获得者是威廉·凯林、格雷格·塞门扎和彼得·拉特克利夫,以表彰他们在“发现细胞如何感知和适应氧气供应”方面所做出的贡献。
对皮肤的作用机理
氧气感受机制在生理学中有着基础性的重要性,比如我们的代谢、免疫反应和对锻炼的适应性。许多病理过程也受到影响。为了治疗贫血、癌症和其它疾病,研究人员正在努力研发能够抑制或激活氧气调节机制的新药物。
其中,最主要的一个蛋白叫做HIF-1,在缺氧的环境下,HIF能够结合并激活许多哺乳动物细胞内的特定基因。除此之外,还调控了包括VEGF(血管生成)的诸多关键基因,这项发现揭示了许多与人体密切相关的疾病,其中就包括人体衰老。
△HIF-1α 添加的位置(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
由于HIF-1的增多可以显著促进表皮细胞生长,促进生成表皮结构。因此在护肤抗衰老研究方面,HIF-1的发现代表人类在认识衰老上的新突破。
同时,HIF-1可以调控表皮角质形成细胞和真皮成纤维细胞的迁移,因而对维护皮肤的稳态、损伤愈合、促进胶原蛋白、弹性蛋白的新生起到重要作用,从而提高皮肤抗氧化能力,实现抗衰老。
实际应用情况:娇兰的御廷兰花系列、Saville Quinn(萨维尔琨)护肤系列
代表原料:Silab 的 OXYGESKIN?、EUK-134
DNA 修复
获奖时间:2015 年,诺贝尔化学奖,获得者是托马斯·林达尔、保罗·莫德里克和阿齐兹·桑贾尔,以表彰他们在基因修复机理研究方面所作的贡献。
对皮肤的作用机理
提到DNA修复首先需要了解DNA损伤的原因是由于细胞的环境因素或代谢过程产生的物质而引发的DNA损伤,包括替换、删除、插入和外显子跳跃
实验表明,人体每天暴露在电子辐射、紫外线、雾霾等各种外部环境下,会导致人体中DNA受到不同程度的损伤,而皮肤作为外部屏障更是如此,而且DNA修复缺陷会导致衰老的发生,如果DNA损伤的速度超过了细胞能够修复的速度,那么错误积累就会使细胞走向凋亡,而大量的细胞出现这种情况,就会引发人体衰老。
而DNA损伤修复基因可修复由不同原因导致的 DNA 损伤,从而保护遗传信息的完整性 。DNA修复主要是通过三种形式:碱基切除修复(BER)、核苷酸切除修复(NER)和错配修复(MMR)。
△碱基切除修复(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
在护肤领域中,来自蓝绿藻提取物的光解酶就有DNA的修复效果,这种光解酶来源于蓝绿藻提取物,具有抑制DNA损伤引起的代谢免疫功能异常,有效抵御细菌、寄生虫的侵蚀,延缓衰老,增强皮肤新陈代谢而使细胞保持活力,预防表皮和真皮的光老化。
实际应用情况:雅诗兰黛第七代小棕瓶精华、DNA Renewal
代表原料:Ashland 的 Chronogen? YST、Prolixir-ICE?、Givaudan 的 Chronoglow?
免疫应答
获奖时间:2011年,诺贝尔生理学或医学奖,获得者是布鲁斯·比尤特勒、朱尔斯·霍夫曼和拉尔夫·斯坦曼,以表彰他们在先天免疫活化和树突状细胞在过激免疫中作用的发现。
对皮肤的作用机理
免疫应答,指的是由先天免疫对外来入侵的细菌、病毒,或者体内变异细胞实施的广泛清除,以及获得性免疫之后实施的精准打击,而先天免疫中,巨噬细胞、NK细胞、树突状细胞((DCs))作为主要的免疫监视侦察兵,收集了身体中异己的信息。
△免疫应答过程(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
皮肤作为人体与外界环境直接相连的一种器官,主要由表皮、真皮和皮下脂肪组织组成,具有抵御外来有害因子对人体的侵袭的作用,因此从皮肤免疫概念来讲,皮肤本身就是一层免疫屏障。
而且皮肤中存在一种Toll样受体(Toll-like receptors, TLR),Toll样受体对获得性免疫应答类型具有调控作用,多数TLRs活化后可以诱导抗微生物防御系统,并且智能选择性地识别外来因子,从而快速触发皮肤的先天免疫能力,在不引起皮肤炎症的情况下,增强皮肤对外界环境的抵抗力。
实际应用情况:在很多祛痘、修护炎症、改善皮肤微生态、增强屏障的产品中都有应用,比如狮王祛痘膏、HFP寡肽精华、stridex刷水杨酸棉片等。
代表原料:Lucas meyer 的 Dendriclear? 、Codif 的 Epidermist?
端粒和端粒酶
获奖时间:2009年,诺贝尔生理学或医学奖,获得者是伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔-格雷德、杰克·绍斯塔克以及霍华德休斯医学研究所,以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。
对皮肤的作用机理
端粒酶,是基本的核蛋白逆转录酶,可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳定性和细胞活性有重要作用,端粒酶能延长缩短的端粒,从而增强体外细胞的增殖能力。
△端粒(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
研究表明,端粒缩短了,细胞就会老化。相反,如果端粒酶的活动显著,端粒的长度也就能得以保持,并且细胞衰老也将延后。癌细胞就是一个例子,癌细胞被认为是具有永久生命力的。相反,某些特定的遗传疾病,会出现一些有缺陷的端粒酶这样的特征,导致损害细胞。
同时,研究发现,端粒和细胞的衰老与死亡息息相关,而且利用重编程因子来重置小鼠的表观遗传学特征,并以此重置和延长端粒。这种方式擦除细胞的表观遗传记忆,可以使其再次年轻化,对于延长细胞的活性,提高肌肤活性方面有着新的发展空间,所以以端粒为靶点可以作为新化妆品原料的开发思路。
实际应用情况:德国 Youthshots、爱妃丽尔端粒酶紧致臻粹乳液
代表原料:Ashland 的 Telosense?(端粒保护)
嗅觉受体
获奖时间:2004年,诺贝尔生理学或医学奖,获得者是理查德·阿克塞尔和琳达·巴克,以表彰他们在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中做出贡献。
对皮肤的作用机理
研究表明,在角质形成细胞、黑素细胞等皮肤组织细胞中存在多种 ORs(嗅觉受体)的表达,它们能够对外界的各种刺激产生不同的生物学效应,从而传递给大脑。
△嗅觉受体(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
比如,人体中代号为OR10G7的基因,属于嗅觉受体中的一种,在特应性皮炎患者角质形成细胞方面具有高表达性,以及气味激动剂活化后可以诱发ATP依赖的反应,提示其参与了过敏性炎症的发病机制和瘙痒或疼痛的化学感觉通路的诱导。因此,ORs可能作为过敏性炎症性皮肤病患者疼痛或瘙痒的一个潜在治疗靶点。
而发表于 Nature Communication 杂志上的一项新的研究表明,皮肤中有一种名为OR2AT4的嗅觉受体可被一种合成檀香激活。该受体被激活后可加速皮肤细胞分裂与迁移,从而有促进伤口愈合的功效,可以说,嗅觉受体和皮肤修复紧密相连。
另外,国际大牌资生堂在这一块有着比较多的研究,发现 “表皮角质形成细胞中新发现的嗅觉受体与角质形成细胞的增殖、迁移和再上皮化有关”。
而且人类毛囊中也存在有嗅觉受体,当OR2AT4 这种嗅觉受体与合成檀香产生香味的分子接触时,可以减少毛囊角质形成细胞的死亡,增加外根鞘中蛋白质胰岛素样生长因子的产生,从而刺激头发生长。
实际应用情况:这一块的研究和应用相对较少
代表原料:Silab 的 Sensorialine?
水通道蛋白
获奖时间:2003年,诺贝尔化学奖,获得者是彼得·阿格雷与罗德里克·麦金农,以表彰他们在细胞膜之间的“通道”方面的发现 。
对皮肤的作用机理
水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是一类膜蛋白家族 (单体约30kDa),主要表达于细胞膜上,可以选择性地转运水或水和小分子溶质(如甘油、水等)。与主要依靠脂质双分子层转运水分的生物膜相比,AQPs使细胞浆膜上水的渗透性提高5~50倍。
△水通道蛋白(备注:图片来自诺贝尔奖官网)
AQPs的这种功能在皮肤水分传输、甘油代谢以及角质形成细胞的增殖、分化、迁移和创伤愈合等的生理过程中发挥重要作用。因此,水通道蛋白对皮肤的影响具有广泛的研究前景,水通道蛋白的作用就是打开水分子的运送通道,从而让水分到达需要它抵达的地方,让水分更能深入肌肤底层 ,同时也促进肌肤表面的舒适感,改善肌肤缺水、干燥等问题。
实际应用情况:Aquaporin Cream保湿霜
代表原料:东方淼森的林兰润露(AQP Free),BASF 的 Hydagen?Aquaporin
纵观以上的诺奖的成果,确实对化妆品技术研发方向起到了引导作用,同时也转化出了一些实际落地的产品和原料。
左工也表示自己在这些方面有一些研究,他讲道:“辣椒素受体和冷觉受体中PIEZO2 的研究和应用还很少,但由于PIEZO2 与我们的触觉密切相关,为此我发表过一篇关于于神经美容学方面的预测文章,主要是关于皮肤老化与情绪、正念与皮肤老化的相互作用,以及化妆品对皮肤心理的影响。”
△与中枢应激反应和皮肤外周应激反应相关的神经递质
“其中有一点提到的就是,化妆品对皮肤神经递质的影响,我在文中写道:神经递质是内源性分子,在神经元、靶细胞或受体之间的化学突触中起信使的作用。它不仅在大脑中分泌,负责调节我们的精神状态和情绪,也在我们的皮肤细胞(如角质形成细胞、黑色素细胞、成纤维细胞、肥大细胞等)中分泌,具有广泛的皮肤生理调节功能(如上图所示)。
最后文中其实我也提出了自己的展望和思考:当情绪能够实时监控和可视化时,根据情绪定制的化妆品将成为时尚和技术的新趋势。”左工介绍说。
△情绪监控
回顾新世纪以来化妆品技术的发展,文中9个诺奖研究成果确实一定程度上体现化妆品行业一直与前沿生命科学领域息息相关,而基于这些成果转化的产品和原料,也为化妆品行业发展注入了新的活力。
注:本文引用的相关产品、品牌以及原料的技术内容,均引自其公开宣传、官网等,只表示该产品或原料的方向与对应诺贝尔获奖成果相关,并不代表聚美丽为其相关性之科学依据背书。请读者谨慎鉴别。
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