江蘇連云港：酵母工廠的神奇“造物”

2024-12-06 11:22 來源: 連網(wǎng)

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【連網(wǎng)】（記者周瑩通訊員連科）酵母菌生成角鯊烯、圓柚酮……今天這些原先需要動植物組織器官生成的原料可以在工業(yè)廠房中生產(chǎn)了。12月5日，筆者來到連云港市灌南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)百開盛生物廠區(qū)，見識到“天工開物”般的造物神奇。百開盛（江蘇）生物科技有限公司工作人員張寶琪介紹，目前他們利用合成生物技術(shù)在連云港已經(jīng)建成了“酵母菌”等合成生物工廠，其可以利用酵母菌、大腸桿菌等微生物底盤細(xì)胞大規(guī)模合成角鯊烯、圓柚酮等萜類化合物。因為良好創(chuàng)新性和產(chǎn)業(yè)化率，該項目在今年中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上獲得了生物醫(yī)藥初創(chuàng)組全國第三名的好成績。

聽起來是不是有點神奇。所謂的合成生物就是科研人員可以對一個生命體進(jìn)行重新設(shè)計、構(gòu)建和合成，并重新構(gòu)建一個具有全新功能的生物體能力。其工藝主要是構(gòu)建在“微生物發(fā)酵技術(shù)”之上，即在適宜的條件下，將微生物經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物。這種不僅能夠顛覆傳統(tǒng)的動物提取、植物提取、化學(xué)合成的生產(chǎn)模式，輕松獲得人類所需的各種物質(zhì)，而且有助于構(gòu)建綠色可持續(xù)發(fā)展的生物工業(yè)。

以百開盛酵母菌生產(chǎn)角鯊烯為例，傳統(tǒng)的角鯊烯是在鯊魚肝油中發(fā)現(xiàn)的。每提取一噸角鯊烯需要捕殺3000條鯊魚，且在動物體內(nèi)提取的角鯊烯具有內(nèi)源性毒素，產(chǎn)品不穩(wěn)定。為了減少對自然的傷害，科學(xué)家考慮從植物種子油提取角鯊烯。然而這種模式生產(chǎn)角鯊烯含量低、雜質(zhì)多、品種難以控制，不能用于疫苗的高端需求。為此，人們就想到用合成生物技術(shù)生產(chǎn)角鯊烯。

百開盛團(tuán)隊創(chuàng)始人魏東芝教授是華東理工大學(xué)魯華生物技術(shù)研究所創(chuàng)始人、中國輕工業(yè)生物催化與智能制造重點實驗室主任，他帶領(lǐng)團(tuán)隊利用“線粒體+過氧化物酶體”協(xié)作優(yōu)化技術(shù)率先在國際上實現(xiàn)了角鯊烯微生物合成并量產(chǎn)。

張寶琪介紹，合成生物學(xué)融合了生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、信息與人工智能等學(xué)科相關(guān)知識內(nèi)容，為利用微生物底盤細(xì)胞大規(guī)模合成萜類化合物提供了新方案。在研發(fā)的過程中，其通過合成萜類化合物關(guān)鍵酶的發(fā)掘與改造、萜類化合物合成途徑的優(yōu)化與設(shè)計、細(xì)胞器工程及細(xì)胞全局水平調(diào)控、發(fā)酵過程智能分析與控制等，實現(xiàn)高值萜烯類化合物的綠色生物制造。根據(jù)最新測試結(jié)果，該企業(yè)生產(chǎn)的角鯊烯產(chǎn)品純度已經(jīng)達(dá)到了99.99%。

這樣的過程是如何實現(xiàn)的呢？原來，他們利用的是酵母這種微生物。它本來僅能合成極少量的角鯊烯用于自身的生長，現(xiàn)在百開盛的研發(fā)人員把它用合成生物學(xué)技術(shù)改造了，讓它擁有了高產(chǎn)角鯊烯的能力，并用發(fā)酵的方式來生產(chǎn)角鯊烯。在具體工作中，工作人員對10微米大小的酵母菌進(jìn)行基因編輯、改造，讓其基因組整合角鯊烯合成相關(guān)的基因，并具備高產(chǎn)量、高產(chǎn)率特點。

隨后，工作人員將只有10微米的酵母菌放到大約有兩層樓高的反應(yīng)釜（即發(fā)酵罐）中“生長”，7天后，反應(yīng)釜就會產(chǎn)生800噸的酵母菌。通過簡單的離心，就可以得到像油狀物一樣的百噸級角鯊烯。這些角鯊烯經(jīng)過提純、去除雜質(zhì)等工藝就可以得到化妝品、藥品等行業(yè)急需的高純角鯊烯。

酵母菌生產(chǎn)角鯊烯僅是百開盛通過合成生物技術(shù)生產(chǎn)萜類化合物的一個縮影。目前，企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了圓柚酮、羅漢果甜苷等生物制造的萜類化合物產(chǎn)業(yè)化。目前，該企業(yè)正在進(jìn)行新廠區(qū)的生產(chǎn)，預(yù)計今年產(chǎn)品量產(chǎn)后，年度銷售額有望突破1500萬元。預(yù)計未來幾年，企業(yè)每年將完成2至4個新產(chǎn)品的中試、上市，推動港城生物產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

江蘇連云港：酵母工廠的神奇“造物”

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