合成生物學(xué)通過(guò)運(yùn)用基因操作工具等將基因植入到微生物中，使之生產(chǎn)出藥物、化學(xué)制品或生物燃料，是一門(mén)能夠調(diào)節(jié)和改造生命行為或再創(chuàng)生命形式的新興工程學(xué)科。采用工程學(xué)“自下而上”的理念，通過(guò)“設(shè)計(jì)(design)-構(gòu)建(build)-測(cè)試(test)-學(xué)習(xí)(learn)”的路徑(DBTL)，打破“自然”和“非自然”的界限，在學(xué)習(xí)自然生命系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出有各類(lèi)用途的生物系統(tǒng)，制造出滿足人類(lèi)需求的產(chǎn)品。它的出現(xiàn)為許多前景廣闊的科學(xué)研究帶來(lái)新的希望。

藥用植物中的有效活性成份大部分直接從中草藥中提取獲得，但由于大多數(shù)藥用天然產(chǎn)物在植物中的含量低微，提取分離相對(duì)困難，并且有些天然化合物分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致化學(xué)合成難度大，且易造成對(duì)環(huán)境的污染。通過(guò)生物合成途徑獲得的中藥有效活性成份綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展且產(chǎn)量高，因此備受關(guān)注。

萜類(lèi)化合物是植物次生代謝產(chǎn)物中*豐富、數(shù)量最多的一類(lèi)化合物，具有多種功能，其中更存在著具有顯著藥理活性的化合物——人參皂苷。人參皂苷屬于三萜類(lèi)化合物，是傳統(tǒng)名貴中藥材人參的主要活性成份，人參在預(yù)防腫瘤、抗衰老、抗心律失常、降糖降脂、提高免疫力等方面都有功效。人參皂苷作為藥物和保健品深受人們喜愛(ài)，市場(chǎng)需求極大，但人參資源稀少，生長(zhǎng)周期漫長(zhǎng)，且人參中人參皂苷含量較低，導(dǎo)致其供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。因此，通過(guò)合成生物學(xué)獲得該有效活性成份的重要性可見(jiàn)一斑。

有文獻(xiàn)報(bào)道，在釀酒酵母中引入原人參二醇（PPD）合成途徑，構(gòu)建生產(chǎn)PPD的菌株；隨后利用代謝途徑強(qiáng)化的策略，對(duì)HMGR 酶的表達(dá)和發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，最終將PPD產(chǎn)量提高到1g/L^[1-2]。后期通過(guò)基因模塊組合優(yōu)化，將人參皂苷前體達(dá)瑪烯二醇-II（DD）的產(chǎn)量提升至15g/L^[3]。SHI等^[4]將PPDS定位至存儲(chǔ)底物DD的脂滴，顯著提高了DD向PPD的轉(zhuǎn)化率，最終人參皂苷compound K(CK)的發(fā)酵罐產(chǎn)量高達(dá)5g/L。

中藥活性成份涵蓋廣泛，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，對(duì)于創(chuàng)新藥物研發(fā)具有十分重要的價(jià)值。通過(guò)生物合成途徑的快速組裝重構(gòu)和基因編輯技術(shù)等合成生物學(xué)手段實(shí)現(xiàn)中藥活性成份的高效異源生物全合成，將成為綠色高效獲取中藥活性成份的重要途徑之一。合成生物學(xué)利用已知的遺傳元件改造已有的微生物，使其具備全新的功能或更佳的性能；科學(xué)家可以通過(guò)改造微生物自身遺傳物質(zhì)的構(gòu)造，創(chuàng)造出自然界不存在的物體。相信隨著生物技術(shù)的不斷更迭，植物中活性成份的大量生物合成將為傳統(tǒng)中藥開(kāi)發(fā)注入新的活力，提升我國(guó)研發(fā)創(chuàng)新性藥物的能力和國(guó)際醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

丹納赫生命科學(xué)可提供合成生物學(xué)對(duì)植物有效活性成份獲取研究中的相關(guān)解決方案，助力研究者加速發(fā)現(xiàn)，突破創(chuàng)新。

丹納赫生命科學(xué)將于2024年4月12 -13日參展在南京舉辦的2024第二屆合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)，將攜手思拓凡為用戶(hù)帶來(lái)覆蓋合成生物學(xué)的“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測(cè)試-學(xué)習(xí)”閉環(huán)工作流的解決方案。我們針對(duì)現(xiàn)有生物鑄造廠中試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)量大、自動(dòng)化手段少、大片段DNA合成成本高、研究維度單一等局限，為用戶(hù)提供圍繞旗下貝克曼庫(kù)爾特生命科學(xué)自動(dòng)化工作平臺(tái)為核心的高通量現(xiàn)代合成生物學(xué)工業(yè)平臺(tái)。展示包括貝克曼庫(kù)爾特生命科學(xué)的納升級(jí)聲波移液系統(tǒng)、自動(dòng)化工作站、美谷分子儀器的智能微孔板檢測(cè)系統(tǒng)、微生物克隆篩選系統(tǒng)、SCIEX的Echo MS聲波激發(fā)耦合質(zhì)譜系統(tǒng)、QTRAP系統(tǒng)，思拓凡的ÄKTA Pure 層析系統(tǒng)等，可以為用戶(hù)有效降低成本、提升通量、拓展研究深度和廣度。展臺(tái)更有合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室沙盤(pán)展示，為用戶(hù)帶來(lái)合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室搭建思路。