中国生物产业大会 | Jay Keasling院士谈合成生物产业化未来机遇：天然产物、新材料和基因改造作物

Jay Keasling（来源：JBEI）

食物、能源、环境和健康等问题，都是人类将要需要共同面临的主要挑战，而通过其工程化理性设计生命系统，合成生物学已经在多个维度展现出了其无与伦比的应用潜力。

首先，是在应对 健康方面 上的挑战，合成生物学，将能够为人类带来更加经济有效的药物。

这其中的典型案例，无疑是 Jay Keasling 在 2006 年实现的 工程酵母生产 “青蒿素” 前体青蒿酸 的突破，该技术变革了青蒿素获取的传统手段，也成为了合成生物学产业化落地的里程碑案例。

工程酵母中生产青蒿素前体青蒿酸（来源： Nature ）

目前，依托 Jay Keasling 研究成果所生产的疟疾药物，其年产量已经能够达到了 1 亿至 1.5 亿次的治疗剂量，这大约 占到了全球总需求的一半 。而这，也从根本上解决了以往植物提取方法来源稀少、价格昂贵等问题。

除此之外，与青蒿素类似的植物来源天然产物，还有大麻素，这是一种药用化合物，能够用于治疗疼痛和减轻癌症治疗的副作用。2019 年，Jay Keasling 团队也在此方向上取得了突破，成功实现了 工程酵母完全生物合成大麻素及其非天然类似物 。

工程酵母完全生物合成大麻素（来源： Nature ）

其次，是在应对 能源方面 上的挑战，合成生物学，将能够为人类带来更加可持续的生物能源和原料来源，以摆脱对于石油能源的依赖。

在 Jay Keasling 的介绍中，其所担任首席执行官的联合生物能源研究所（JBEI），便致力于此。这其中的合成生物学研究，便有如 “ 基因工程改造的生物能源作物 ”。

根据介绍，通过合成生物技术的工程化改造，JBEI 的研究人员已经成功实现了 作物高产 的目标，其中部分作物的含糖量能够达到改造之前的两倍。而在 JBEI 的官网介绍中，这些的作物研究主要集中在了 高粱 之上，以及少部分对于 杨树 和 柳枝稷 的研究。

而产量和含糖量的增加，无疑是意味着人们将能够 进一步地降低成本， 获得更多 经济低廉的生物质资源 。

工程改造植物生物质中高产可发酵糖（来源： Biotechnology for Biofuels ）

最后，是在应对 环境方面 上的挑战，通过合成生物学，人们将能够开发出对于环境友好的产品，同时还能够对于环境污染进行修复。

在这一方面上， Jay Keasling 也以其实验室目前所致力的研究进行了举例说明：通过合成生物技术，研究人员正在将土壤微生物中的酶重组改造进入工程微生物当中，从而用其生产各种不会污染环境、 可降解的新材料 。

工程大肠杆菌生产二羧酸（来源： JACS ） 

目前，全球合成生物学产业正在高速发展，资本市场的重点关注也使得这一行业异常火热。

那么， 未来的合成生物学产业化的机遇，都在哪些方面呢？

对于这个问题，Jay Keasling 认为， 使用微生物合成天然产物，将会是一个重要方面 。 铁皮石斛、灵芝等药用植物当中所蕴藏的天然产物活性分子，都具有成为创新药物的巨大潜力。“通过先进的基因组学途径，将活性分子基因克隆到微生物中，将能够对其实现大量生产。”

合成生物学合成治疗性天然产物（来源： Advanced Drug Delivery Reviews ）

其次，是在新材料的开发上， 合成生物学在该领域上的潜力，不仅仅是在对于目前已有材料的可持续替代， 未来更多的，是在于生产全新的、之前从未有过的新材料。“ 利用微生物生产无法从石油中生产的新材料 ，将会成为未来发现、制造新材料的常态。 ”

此外，通过 基因改造作物 成为 “更好的粮食” 也非常重要，例如改造后的固氮作物可以用更少的水合成自身肥料，以面对未来干旱的挑战。

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