组织工程玩转“你的皮”?
在 COVID-19 大流行之前，全球皮草销量就一直在持续下降。2019 年，一些知名品牌放弃使用动物毛皮。仅仅一年后，即 2020 年 11 月 4 日，为防止在水貂养殖场发现的COVID-19变异毒株传染给人类，世界上最大的貂皮生产国丹麦在1000多个养殖场扑杀了多达1700万只水貂。
不久之后，全球最大的皮草拍卖行哥本哈根皮草宣布，到2023年将逐步结束其90年的经营。由此可见，这种以残害动物换来的时尚是不持久的，也是不被广大消费者所接受的，时尚产业的主旨永远都是无伤害、环境友好、可持续性的。
正如冰岛前时装设计师，现在转型为生物技术企业家的IngvarHelgason 所说，“不幸的是，我们获取皮草和皮革这些精美材料的来源是不可原谅的。
在对奢侈时尚行业日益强烈的谴责和审视中，Helgason找到了解决从动物身上掠夺优质原材料问题的方案：如果肉可以在实验室的生物反应器中生长，为什么皮肤甚至皮革不能呢？
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实验室用牛细胞培育出的环保皮革
16岁时，Helgason从冰岛雷克雅未克的高中辍学，成为一名时装设计师。之后他搬到了哥本哈根、巴黎，最后去了伦敦——在那里他创立了自己的时尚品牌Ostwald Helgason。
自20世纪90年代善待动物组织(PETA)发起反对皮草的运动以来，主要的皮草拍卖行在21世纪中期开始接触Helgason等年轻设计师，以解决他们的形象问题。虽然最终没有与他们合作，但Helgason在那个时候便开始思考这个问题，以及是否有任何潜在的解决方案。
作为一个科幻迷，Helgason至少看了 20 遍 1982 年上映的电影《银翼杀手》。在影片中，主角通过生物工程技术在实验室里成功培育出了猫头鹰和蛇。“我最初的想法是，如果我们能在实验室里培育出皮草这些漂亮的材料，那不是很酷吗？这样，我们就可以摆脱道德影响，使用零伤害的皮草以及皮革制品。”Helgason说。
2015年，在不得不关闭自己的时尚品牌后，Helgason决定深入研究生物工程和设计。一个简单的谷歌搜索后， Helgason联系了在实验室成功地培育出了人类皮肤的组织工程领域的科学家Dusko Ilic博士。
“我给他发了四五次电子邮件，但都没有得到回复。后来我发现他认为我的想法很荒谬，所以他在收到时就立即删除了我的电子邮件。”现居旧金山的 Helgason说。他坚持联系Dusko Ilic博士的努力最终得到了回报，他们安排了一个电话会议，讨论了三个小时。那次谈话最终促成了他们的公司VitroLabs的诞生，该公司现在可以成功地用牛细胞制造实验室培育的皮革，这是一种比传统皮革更具环境可持续性的替代品。
Helgason说，他们生产的人工牛皮与真正的牛皮没有区别。该过程首先从母牛身上进行无害的活组织切片开始。之后，科学家们扩大培养牛细胞，将它们放进生物反应器中，使其能够长出厚实的生皮。“当你是一名设计师时，真实性真的很重要。这也是我们选择更艰难的道路——组织工程的原因。”Helgason 说。
虽然类似皮革的替代品自1960年代以来就已出现在市场上，但 Helgason 表示，问题在于它们仍然不是真皮。“我们改为使用细胞农业，让成纤维细胞做它们在自然界中做的事情，”他解释说。
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不可持续的全球动物毛皮供应链
全球牛皮供应链是一个多方面的问题。对于高端时尚品牌的皮革产品来说，小牛皮的需求量非常大。
法国奢侈品牌爱马仕 (Hermés) 抱怨其价格昂贵的Birkin和Kelly等皮包缺乏优质皮革来源。奢侈时尚领域的设计师一直在努力获得市场上为数不多的高品质小牛皮，Gucci和Hermés等品牌通过收购农场来控制他们的供应链。
Helgason说，牛皮在制成产品之前需要被运输近17,000 英里，母牛或小牛可能来自巴西或美国，而它们的生皮会被运往柬埔寨、埃塞俄比亚、印度或中国的大型制革厂。
鞣制过程的第一步，是剃掉表面多余的毛发、脂肪和肉，然后整张兽皮就变成了一层外皮。这些外皮随之被送到另一个场地进行重新鞣制。在皮革生产的各个阶段，动物皮会浸泡在铬等致癌化学物质中，这些化学废料最终被埋入垃圾填埋场，这种廉价粗糙的处理方式并不能消除危害。
另外，整个过程需要大量的水，研究人员预估皮革行业每年将使用掉300亿升水。同时，完成这些鞣制程序可能需要长达7天的时间，因为化学品需要渗透至少两英寸厚的动物皮，将动物皮收缩到一两毫米厚。牛皮可以变成汽车座椅、柔软的皮手套、皮带、鞋子或造型过的手提包。
除了这些负面影响外，2020年9月，一个名为Earthsight的环保组织发现，一些为宝马、捷豹和路虎等豪华车的皮革内饰供应牲畜皮革的牲畜公司砍伐了巴拉圭查科森林地区的森林。该地区是世界上一些与美洲虎共存的最隐蔽的土著群体的家园，牲畜公司非法砍伐属于Ayoreo Totobiegosode部落成员的林地。据路透社 (Reuters) 报道，这些公司为宝马，捷豹和路虎等豪华车的皮革内饰提供牲畜皮。
“皮革行业的阴暗面是一个巨大的问题，并非所有的牛皮都生而平等。”Helgason 说，“这在很多层面上都令人不安。”“相比之下，我们与合作伙伴率先采用了无铬鞣制工艺，我们使用的化学品含量减少了 90%，并且可以在三天内完成鞣制过程，” Helgason 补充道。 “这是因为我们制造的皮革并不厚，我们从零开始，然后逐渐增加它们的厚度，我们做到了在整个过程中没有任何形式的生皮浪费，也不需要剃掉或丢弃任何东西。因此，整个过程更加环保。”
VitroLabs的第一个原型已经得到验证。这家初创公司现在与另一家公司建立了密切的合作关系，以推出他们的产品。
它们将以与其他由小牛皮制成的异国皮革产品相同的价格范围出售。虽然VitroLabs在他们的实验室中也使用鳄鱼和鸵鸟细胞，但他们专注于小牛皮，因为这是他们可以最快执行的产品。
Helgason进一步补充说，对他和科学家团队来说，创造时装设计师和消费者熟悉和喜爱的小牛皮非常重要。
这家初创公司还与哈佛大学一起对基于细胞的皮革进行生命周期分析，以便在一个拥有充足可再生能源的欧洲国家建立全面的制造工厂。
VitroLabs正打入竞争激烈的奢侈品市场，但他们并不是唯一一家致力于将无伤害时尚变成现实的初创公司。德国企业家，Furoid的首席执行官兼创始人Henri Kunz申请并获批了一种基于细胞的毛皮替代方法的专利。与VitroLabs一样，这家新创公司希望在高端时尚领域销售实验室培育的毛草和羊毛。
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组织工程的新方法可以培育动物毛皮
在 2016 年投资一家从事帕金森病药物开发的生物技术公司之前，Kunz学习了法律和物流。他还是组织工程和基因组学平台Geneusbiotech的首席执行官。
2012年，在阅读了一篇关于能够制造皮肤的机器人的新闻文章后，他对能够培养基于细胞的皮肤越来越着迷。在时尚行业工作了十多年的Kunz的妻子Maria Zakurnaeva提出了在实验室中创造无伤害动物毛皮的想法。
Furoid 实验室中 3D 皮肤替代品的生物打印
这种打印的皮肤替代品可以用来 为时尚产业和许多其他应用培育良心毛皮。（图片来源：Furoid）
在参与创立Furoid之前，在Kunz手下工作的神经科学家团队正在患者耳后进行穿刺活检。
“如果你在耳后进行贴片活检，你会得到与大脑相关的细胞。在将这些皮肤细胞重新编程为诱导多能干细胞 (IPSC) 后，理论上就能创建一个迷你大脑。效果非常好。”Kunz 说。
IPSC源自皮肤或血细胞，这些细胞已被重新编程为类似胚胎的状态，这使得开发无限来源的人类细胞成为可能。“一位皮肤科医生的朋友建议我们应该尝试使用电动装置从后脑勺采集毛发活检样本，”Kunz 说。
“我们可以找到可以重编程为诱导多能干细胞 (IPSC) 的良好头发和皮肤组织。”
在这一发现后， Kunz拿出他的积蓄支付了价值 276,000 欧元的账单来创建体外毛囊。 “我卖掉了所有我必须为这些实验提供资金的东西，包括我非常昂贵的跑车。”他补充道。
实验开始后，头发和皮肤研究员Sue Gibbs和她的科学家团队能够将5 %的原代细胞与95 %的重编程诱导多能干细胞混合后，在培养皿中创造一个完全成型的人类毛囊。“起初他们面临一些挑战，但我建议混合重编程的诱导多能细胞。令我们惊讶的是，它奏效了。只是专利已经失效，”Kunz说。“随后我和妻子便开始使用生物打印技术来制作细胞基毛皮。”该过程涉及从活检中培养毛囊细胞。然后，活检样本被分成几组细胞。一些被留下作为原代细胞，而大多数细胞被重新编程为 IPSC。原代细胞和IPSC合并后，培养32至90天。“如果细胞生长的色素正确，我们就可以确定图案和着色。
培养羊毛也与该方法类似。我们不进行生物打印，而是在生物反应器中培养它，”Kunz解释说。
目前，夫妻二人拥有800个用于生长毛发的人类毛囊原型。他们还有一些用于生产实验室培育羊毛的原型机。
尽管一位硅谷投资者对Furoid和其团队表现出兴趣，但由于COVID-19大流行期间的封锁限制，该项目被推迟了。现在这家初创公司正在寻找资金来扩大其组织工程研究工作。在Furoid团队焦急地等待重新开放他们的实验室时，这两家初创公司的创始人表示，疫情让他们进一步意识到了他们工作的重要性，他们致力于打造环境可持续和无伤害的高端时尚的决心更加坚定。
虽然Helgason和Kunz开创的独特的生产皮革制品的机制并不完全相同，但他们都拥有相同的理想目标——防止虐待动物并努力减少奢侈时尚行业的碳足迹。
这两家企业的科学家团队的组织工程壮举都取得了初步成功，只有经过时间才能证明他们是否都能够实现人工皮草的规模化生产，并为挑剔的时装设计师和消费者提供高品质的产品。
钟超，博士, 研究员。本科毕业于天津大学材料科学专业，2009年获得美国康奈尔大学博士学位，曾先后在美国华盛顿大学（西雅图分校）材料系和麻省理工学院合成生物学中心从事博士后工作。回国后于2014年7月～2020年3月在上海科技大学任课题组长和研究员，并于2019年12月晋升为学校常聘教授（Tenured Professor)。自2020年3月起担任先进院合成所材料合成生物学中心主任和研究员。
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撰文 | 阴盼晴
校对 | 董宇轩
编辑 | 李佩芸
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