基于极端微生物的生物制造

以微生物或酶为基础的生物制造,正以其绿色、环保、可持续等优势逐渐替代以化石燃料为原料的传统化工生产模式。然而,传统工业生物技术存在易染菌、设备复杂、难以连续发酵等劣势。相较而言,“下一代工业生物技术”(NGIB)利用以嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌等极端微生物作为底盘细胞,使用廉价底物生产多种高附加值产品,具有开放、无需灭菌、连续发酵等优点。本文介绍了嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌极端微生物的定义以及在高盐、高温、极度酸碱等极端环境下快速生长的特性。随后总结了目前极端微生物的基因工程手段例如启动子工程、以CRISPR为代表的基因编辑技术、命运共同体策略、稳定质粒载体等,代谢工程手段例如增加碳源前体、敲除旁路代谢、减少副产物、提高转运等,以及极端微生物生产的多种产品例如PHA、蛋白质、氨基酸及小分子衍生物等。同时概括了目前在极端微生物底盘细胞改造过程中仍存在的问题,如缺乏多种优秀的质粒载体、质粒转化效率低、缺乏高效基因编辑技术以及其他非嗜盐菌生长发酵周期较长等,并提出了相应的解决策略。最后展望了如何充分利用不同类型极端微生物的特性生产优势产品,推动下一代工业生物技术的发展与完善,实现绿色、环保、可持续的生物制造。

代谢组学技术及其驱动的疾病代谢重塑和药物靶点发现研究——清华大学药学院胡泽平教授

代谢组学是生命组学家族的最新成员和重要环节,相关技术已被广泛应用于与生物医药相关的各个领域,如疾病机制阐释、药物靶点发现、药物毒理及安全评价、精准医学和用药及中医药现代化等研究。药物新靶点的发现与确证是原创药物研发的关键,也是严重制约当前创新药物研发的关键瓶颈,是函需实现突破性发展的重大需求。