以生物技術與 AI 結合的方式，化妝品原料開發正迎來重大的轉捩點。本文將分前後篇介紹致力於這一創新方法的新創公司。前篇將詳細報導獲L’Oréal等投資的美國公司 Debut Biotechnology（Debut） 。
「從發現到生產」一氣呵成地實現
2019 年創業、總部位於美國加州聖地牙哥的生物科技新創公司 Debut，自成立以來短短數年便取得超過 70 項專利，徹底顛覆以往的成分開發常識，構建出能從化妝品成分發現到生產，全流程自有完成的垂直整合式生物製造平台「Bio2Consumer™」。
過去業界普遍以分工方式處理各個流程，但該公司正著手建立一套能夠迅速且高效率進行從有潛力成分的發現、開發、製造、配方設計、臨床試驗到商業規模生產的一連串體系。此外，在這個流程中，能將有潛力成分發現過程驚人縮短的 AI 成分發現平台「BeautyORB™」，以及用於開發製造該等新成分的無細胞發酵，都是 Debut 所自豪的技術之一。
創辦人兼執行長喬舒亞·布里頓（Joshua Britton）博士在接受美國業界媒體《BeautyMatter》訪問時表示，公司使命是「透過開發在效能、永續性、可擴展性與成本方面開創新時代的嶄新活性成分，為美容領域建立新的標準」。
AI 成分發現平台「BeautyORB」的成分探索
那麼，接下來就詳細看看在 Debut 進行新成分生成時的流程。
首先，化妝品廠商會在於 2025 年 1 月發表的 AI 成分發現平台 BeautyORB™ 中，輸入自家所需的功能要件，例如抗發炎、修復屏障、抗老化等。BeautyORB™ 配備了基於製藥業等級的先進基因組學（研究基因整體結構與功能的學科）的 AI 引擎，運用機器學習與最新的生成式 AI 模型，在虛擬空間中探索最符合目的的新型分子。其探索範圍涵蓋可能性估計高達五百億以上的龐大量分子候選，平台會在此過程中參考同樣龐大的基因表現資料與已知的生物學資訊，精密評估特定分子如何在細胞內促發一連串的生化反應。
據該公司表示，透過此流程每年可創出兩種新成分，且在計算上可將傳統方法需十萬年才能完成的探索，縮短為約十個月內完成。
不使用細胞本身的無細胞發酵的各種優點
篩選出的候選分子會移入生成階段，用於初期驗證原型。在此階段，該公司使用的無細胞發酵技術不同於傳統以微生物（細胞）進行的發酵，而是從細胞中取出所需的酵素，並在試管或槽內合成目標物質的技術。
這項技術最大的好處是，不需要為發酵大量培養細胞，也無需使用為加速發酵速度而進行基因改造（GM）的微生物。根據 BeautyORB™ 所篩選出的分子結構，設計所需的酵素組合與反應路徑，並將反應系統整合到無細胞發酵系統中，便能在小規模下迅速生成原型。近年來消費者對無基改（GM-free）產品的關注提高，但無細胞發酵利用的是生物來源的酵素而非細胞本身，因此可大幅降低最終產品註明為無基改的門檻。
無細胞發酵在生產效率方面也具有重大優勢。一般的發酵過程需要消耗能量來維持細胞，且有時會產生不需要的副產物。藉由抑制這些缺點，以往因對微生物具毒性或結構過於複雜而無法合成的化合物，使用無細胞發酵便有可能生產出來。此外，在環境友善性方面也表現優異，可減少細胞培養所產生的廢棄物，並以較少的資源進行生產，因而有助於提升永續性。再者，無需等待細胞生長，生產程序可更快速且更具彈性地進行調整。
這類透過無細胞發酵所獲得的試作原型生成物，從放大製程、配方設計到臨床試驗的管理，皆由開頭提到的垂直整合型生物製造平台 Bio2Consumer™ 負責。該平台能快速推進製劑開發、皮膚相容性評估，以及 in vitro（試管內）／in vivo（體內）試驗，並在必要時執行結合 BeautyORB™ 與無細胞發酵的改良迴圈，同時納入市場與消費者回饋，形成一個持續為廠商提供最新且最高階功能性原料的生態循環。
這項創新性與未來性獲得肯定，Debut 在 2023 年 10 月於 B 輪募得 4,000 萬美元（約 58 億日圓）的資金，投資方包含 L’Oréal 企業風險投資基金「BOLD（Business Opportunities for L’Oréal Development）」等風險資本。 L’Oréal 集團副執行長兼研發與創新技術負責人 Barbara Lavernos 表示，Debut 在研發核心領域的無細胞發酵技術「已不再是科幻，而是成為現實」，對於產業變革抱持期待。
事實上，Debut 運用這項 BeautyORB™與無細胞發酵技術，已發現三種新型專利成分，並以「DermCeutical PRO」系列發表。
- DermCeutical InflammagePRO™：針對慢性發炎與老化，能降低發炎標誌、強化皮膚屏障並提升彈性的成分
- DermCeutical Barrier RepairPRO™：保護肌膚免受大氣汙染與紫外線等環境因子造成的傷害，並修復皮膚屏障功能的成分
- DermCeutical LongevityPRO™：透過減少細胞老化標誌並支持健康皮膚細胞的維持，以保持肌膚年輕的成分
這些成分經過臨床試驗並在科學上證實有效，且為 100%生物基原料，不依賴以石油等化石資源為原料的傳統化學合成。此外，報告指出與既有成分相比展現出更高的性能。目前仍有美白、頭皮護理等多個領域的新成分開發正在產品線上進行中。
在化妝品開發上具有衝擊力，例如降低對天然資源的依賴度
Debut 藉由與加拿大 OEM 企業 kdc/one 的策略性合作，強化了以 AI 發現新成分所配方之成品的開發與製造體系。Debut 並與其客製化配方事業「BiotechXBeautyLabs」緊密合作，目標是創造符合品牌與消費者需求的高效能美容產品。
透過 Debut 這一系列的作為，不僅能從發現新成分到製造階段有所突破，還能開發出生物同一成分，也就是與生體中存在的成分擁有完全相同化學結構的成分。可以以高純度、均一的品質生產出與天然來源成分結構相同的「化學物質」。藉此，能大幅降低對天然資源的依賴。
具體案例是該公司成功開發出的胭脂紅酸（胭脂紅色染料，carmine）的可持續替代品。傳統上為了呈現鮮豔紅色，會從胭脂蟲（Cochineal）中萃取這種色素，卻需大約七萬隻蟲才能取得僅 90 克，造成供應不穩、倫理問題，甚至可能引發過敏反應。Debut 打破了對胭脂蟲的依賴，開創出在化學結構上相同且純度更高的紅色色素穩定生產方式。如此一來，不需依賴容易因過度採集或氣候變遷而受影響的天然原料，就能以對環境負擔較小的方法穩定供應化妝品用原料。
來源： PR Newswire
順帶一提，Debut 已於 2024 年 7 月與 L’Oréal 簽訂長期合約，向其旗下所有品牌提供 12 種以上的生物同質成分。據稱，這意味著為了達成 L’Oréal 自己所提出的永續承諾「L’Oréal for the Future」中的目標，Debut 是一個重要的合作夥伴。
以往被認為不可能的新功能，或是像胭脂紅酸（胭脂紅色染料，carmine）這類與生物同源的成分陸續問世，將為化妝品市場帶來一波全新的創新浪潮。
大量生產等，走向實用化的課題與成長路徑
Debut 的技術蘊含巨大潛力，但要實用化並廣泛普及，仍有若干需要克服的挑戰。
要將實驗室層級的成功順利轉移到商業化大量生產規模，技術與經濟上的障礙仍然存在。特別是在無細胞發酵技術方面，所使用酵素的穩定性與成本效益提升，仍會是持續的課題。此外，對於新開發的成分或創新的製程，必須向各國監管機構取得核可，這需要相當的時間與人力投入。最後，亦不可或缺的是對消費者與化妝品品牌進行市場教育，耐心說明這些新技術與成分所帶來的好處與安全性，以增進他們的理解。
然而，來自像 L’Oréal 這類業界大廠的資金挹注，以及與 kdc/one 的策略性夥伴關係，將成為克服這些課題的重要助力。Debut 正透過自有品牌的產品推展與在 B2B 市場提供原料，穩健累積實績，未來也計畫透過與更多化妝品品牌的合作，將其創新技術推廣至全球。
撰文：周藤 瞳美（Hitomi Suto）, BeautyTech.jp編集部
精選圖片：Vink Fan via Shutterstock
本文出自經營 @cosme的日本上市公司 istyle 集團 旗下媒體 BeautyTech.jp，專注報導全球美妝科技與創新趨勢。
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