SH-Polypeptide-121: proprietà, usi, pro, contro, sicurezza

SH-Polypeptide-121 è un polipeptide umano ricombinante a singola catena, prodotto mediante fermentazione biotecnologica con Escherichia coli. Il gene di partenza è sintetizzato per corrispondere al gene umano che codifica la catena α1 del collagene di tipo XXI (COL21A1), eventualmente adattato al sistema di produzione.

Può comprendere fino a 957 aminoacidi ed è quindi molto diverso dai piccoli peptidi cosmetici costituiti da poche unità aminoacidiche. È una proteina biomimetica ottenuta senza estrazione di collagene da tessuti umani o animali.

Le funzioni cosmetiche documentate sono Film Forming e Skin Conditioning.

Descrizione

Il collagene XXI naturale appartiene alla famiglia dei collagene FACIT (Fibril-Associated Collagens with Interrupted Triple helices), associati alle strutture della matrice extracellulare.

SH-Polypeptide-121 è stato sviluppato utilizzando come riferimento la sequenza della catena umana del collagene XXI, ma è importante distinguere:

• il collagene XXI naturalmente prodotto nei tessuti umani;

• il polipeptide ricombinante cosmetico ottenuto per fermentazione.

Il materiale cosmetico non viene prelevato dall'organismo umano. L'informazione genetica necessaria alla produzione viene sintetizzata e introdotta nel microrganismo produttore, che durante la fermentazione produce il polipeptide.

Per questo motivo viene spesso commercializzato come collagene biomimetico o collagene ottenuto mediante precision fermentation.

La definizione INCI prevede che il polipeptide possa contenere ponti disolfuro e/o glicosilazione.

Processo di produzione

La produzione biotecnologica può essere schematizzata nelle seguenti fasi:

• definizione della sequenza genetica corrispondente alla proteina desiderata;

• sintesi del gene;

• eventuale ottimizzazione del DNA per l'espressione nel microrganismo produttore;

• introduzione del costrutto genetico in E. coli;

• coltivazione del ceppo in fermentatori controllati;

• produzione del polipeptide;

• recupero della frazione proteica;

• separazione dalla biomassa microbica;

• purificazione;

• concentrazione;

• filtrazione;

• controllo dell'identità e della purezza;

• formulazione come polvere o soluzione;

• stabilizzazione e confezionamento.

La fase di purificazione è particolarmente importante perché il materiale deve essere separato dai componenti del sistema di fermentazione.

Un grado commerciale può essere fornito come polvere concentrata oppure come soluzione contenente una percentuale definita di SH-Polypeptide-121. La percentuale della materia prima commerciale non deve quindi essere confusa con la percentuale effettiva del polipeptide nel cosmetico finito.

Struttura e composizione

SH-Polypeptide-121 non è un estratto vegetale o una miscela generica di collagene idrolizzato.

È una macromolecola proteica con una sequenza aminoacidica definita, costruita utilizzando i 20 aminoacidi standard.

La proteina umana COL21A1 di riferimento comprende 957 aminoacidi. Il materiale cosmetico è progettato sulla stessa sequenza o su una sequenza adattata secondo la definizione INCI.

Non è quindi corretto equipararlo a:

• Hydrolyzed Collagen;

• Collagen Amino Acids;

• piccoli oligopeptidi;

• collageni animali estratti da cute, ossa o cartilagine.

La distinzione è rilevante sia dal punto di vista della produzione sia per il comportamento formulativo.

Dati di identificazione e specifiche

Proprietà chimico-fisiche indicative

Cosmetica

SH-Polypeptide-121 viene impiegato soprattutto in:

• sieri anti-age;

• creme viso;

• creme contorno occhi;

• prodotti rassodanti;

• maschere;

• prodotti idratanti;

• prodotti dopo-sole;

• formulazioni per il cuoio capelluto;

• shampoo e balsami;

• prodotti cosmetici ad alto contenuto tecnologico.

La formazione di film può contribuire a migliorare temporaneamente la sensazione superficiale, la morbidezza e la levigatezza della pelle o dei capelli.

L'interesse maggiore riguarda però il suo posizionamento come collagene biomimetico. Dati sviluppati sul grado commerciale HumaColl21 hanno indicato possibili effetti su:

• aspetto delle rughe;

• elasticità e compattezza;

• arrossamento cutaneo;

• componenti della matrice extracellulare.

Questi risultati sono interessanti, ma una parte importante della documentazione disponibile deriva dal produttore della materia prima. Le prove cliniche indipendenti specificamente dedicate a SH-Polypeptide-121 sono ancora limitate.

Di conseguenza, non è corretto dedurre semplicemente dalla somiglianza con il collagene umano XXI che la proteina applicata sulla pelle:

• sostituisca il collagene dermico;

• venga incorporata direttamente nelle fibre di collagene;

• penetri integralmente fino al derma;

• ricostruisca strutturalmente la matrice extracellulare.

Essendo una proteina di grandi dimensioni, la penetrazione attraverso uno strato corneo integro è intrinsecamente molto più difficile rispetto a quella di piccoli peptidi. Gli effetti biologici più profondi devono quindi essere dimostrati sul grado commerciale e sulla formulazione specifica, anziché dedotti unicamente dalla natura della proteina.

Uso insieme alla vitamina C

SH-Polypeptide-121 viene talvolta formulato insieme a vitamina C o suoi derivati.

Sono stati presentati dati commerciali che suggeriscono una possibile complementarità fra il polipeptide e sistemi contenenti vitamina C in formulazioni orientate alla compattezza e all'aspetto della pelle.

Non esiste però una regola secondo cui i due ingredienti debbano essere necessariamente associati.

La compatibilità deve essere valutata considerando soprattutto:

• forma di vitamina C utilizzata;

• pH;

• stabilità della proteina;

• temperatura di processo;

• sistema conservante;

• durata di conservazione.

In particolare, formulazioni fortemente acide progettate per elevate concentrazioni di acido L-ascorbico possono richiedere una verifica specifica della stabilità proteica.

Pro

• È prodotto mediante biotecnologia, senza necessità di estrarre collagene da tessuti umani o animali.

• Permette un elevato controllo dell'identità della proteina.

• La produzione fermentativa può offrire maggiore uniformità rispetto a materiali biologici estrattivi molto variabili.

• È utilizzabile sia nella cura della pelle sia dei capelli.

• La natura proteica può fornire proprietà filmogene utili.

• Esistono dati formulativi e clinici preliminari favorevoli per specifici gradi commerciali.

• Può essere compatibile con formulazioni definite vegane quando l'intera filiera e gli ausiliari di produzione soddisfano i relativi criteri.

Contro

• Le evidenze cliniche indipendenti specifiche sull'ingrediente sono ancora limitate.

• Molte affermazioni anti-age derivano da dati del produttore.

• La grande dimensione molecolare limita la plausibilità di una penetrazione cutanea profonda della proteina intatta.

• Le proteine sono più sensibili di molte piccole molecole a calore, pH estremo e degradazione enzimatica.

• La qualità dipende fortemente dal processo di fermentazione e purificazione.

• Il nome INCI non indica la concentrazione effettiva della proteina nel grado commerciale.

• Non deve essere considerato equivalente al collagene dermico naturale semplicemente perché la sequenza è biomimetica.

Sicurezza e normativa

Non è stata individuata una valutazione specifica SCCS o CIR dedicata esclusivamente a SH-Polypeptide-121 che stabilisca una concentrazione massima universale.

La sicurezza deve quindi essere valutata sul grado commerciale effettivamente utilizzato e sulla formulazione finita.

Qualità microbiologica e biotecnologica

Poiché il polipeptide viene prodotto mediante E. coli, il controllo della materia prima deve comprendere in modo particolare la qualità della purificazione.

Parametri rilevanti possono comprendere:

• proteine residue della cellula ospite;

• DNA residuo del microrganismo produttore;

• endotossine batteriche;

• residui del mezzo di fermentazione;

• bioburden;

• purezza proteica;

• aggregati;

• prodotti di degradazione.

La presenza di E. coli nel processo produttivo non significa che il cosmetico contenga batteri vivi. Il microrganismo è il sistema di produzione; il prodotto finale è la proteina purificata.

Analogamente, la definizione “human peptide” riguarda la sequenza di riferimento, non l'origine materiale: SH-Polypeptide-121 non viene estratto da tessuti umani.

Sensibilizzazione

Come per altre proteine, un potenziale immunologico teorico non può essere escluso in assoluto.

Tuttavia, non risultano attualmente specifiche classificazioni regolatorie europee che identifichino SH-Polypeptide-121 come allergene cosmetico.

Per prodotti leave-on e per materie prime innovative è comunque utile disporre di dati specifici su:

• irritazione;

• sensibilizzazione;

• compatibilità cutanea;

• stabilità della proteina;

• impurità del processo.

Restrizioni cosmetiche UE

Non risultano specifiche Cosmetics Regulation provisions associate a SH-Polypeptide-121 negli Allegati II–VI del Regolamento (CE) n. 1223/2009.

Nel glossario UE attualmente applicabile, sh-POLYPEPTIDE-121 è presente alla voce 25925.

L'inclusione nel glossario serve alla nomenclatura per l'etichettatura e non costituisce da sola una valutazione di sicurezza o di efficacia. Rimane obbligatoria la valutazione di sicurezza del prodotto cosmetico finito.

Controllo della materia prima

Per una valutazione professionale è opportuno richiedere:

• SDS aggiornata;

• Certificate of Analysis (COA);

• scheda tecnica;

• identità della proteina;

• metodo analitico utilizzato per confermarla;

• concentrazione reale di SH-Polypeptide-121;

• purezza;

• profilo molecolare;

• aggregati proteici;

• proteine residue della cellula ospite;

• DNA residuo;

• endotossine;

• microbiologia;

• solventi o componenti del veicolo;

• conservanti presenti nella soluzione commerciale;

• pH;

• stabilità termica;

• stabilità al pH;

• condizioni di conservazione;

• compatibilità con la formulazione;

• dati di irritazione e sensibilizzazione.

È particolarmente importante distinguere tra percentuale della materia prima commerciale aggiunta alla formula e percentuale reale di polipeptide attivo.

Ambiente

La produzione mediante fermentazione evita l'allevamento e la lavorazione di animali necessari per ottenere molte fonti convenzionali di collagene.

Questo può rappresentare un vantaggio in termini di:

• tracciabilità;

• standardizzazione;

• uso di materie prime non animali;

• riduzione della dipendenza da sottoprodotti animali.

La sostenibilità effettiva deve però essere valutata considerando l'intero processo, compresi:

• substrati utilizzati per la fermentazione;

• consumo di acqua;

• energia;

• sterilizzazione degli impianti;

• purificazione;

• gestione della biomassa microbica;

• trattamento delle acque reflue;

• refrigerazione e conservazione del prodotto.

La produzione biotecnologica non deve quindi essere definita automaticamente a basso impatto senza dati di ciclo di vita.

Conclusione

SH-Polypeptide-121 è una proteina cosmetica biotecnologica innovativa e ben definita dal punto di vista dell'identità INCI, basata sulla sequenza della catena α1 del collagene umano di tipo XXI.

L'aspetto più interessante è la possibilità di ottenere un materiale biomimetico standardizzato senza estrazione da tessuti animali. I dati disponibili sui gradi commerciali indicano un potenziale interessante nelle formulazioni anti-age, ma le prove indipendenti rimangono meno estese rispetto a quelle disponibili per ingredienti cosmetici studiati da molti decenni.

Il giudizio può quindi essere favorevole, con un livello di evidenza ancora in evoluzione. Gli elementi più importanti da verificare sono concentrazione reale della proteina, purezza, residui del processo fermentativo, stabilità, dati di tollerabilità e solidità delle prove di efficacia del grado commerciale utilizzato.