草药医学在大规模生产上面临挑战。然而，来自神户大学的生物工程师团队成功地改变了一种酵母的细胞过程，使其能够在发酵罐中以创纪录的水平生产一种特定分子。这一突破还开启了利用微生物生产其他各种植物基化合物的大门。
草药医学在大规模生产上面临挑战。来自神户大学的生物工程师团队成功地改变了一种酵母的细胞过程，使其能够在发酵罐中以创纪录的水平生产一种特定分子。这一突破还开启了利用微生物生产其他各种植物基化合物的大门。
草药产品可以提供众多健康益处，但它们往往不适合大规模生产。例如，阿特匹林C具有抗微生物、抗炎、抗氧化和抗癌的特性，但只能从蜜蜂培养产品中获得。神户大学的生物工程师羽生正久表示：“为了得到高产、成本效益的供应，利用在发酵罐中繁茂生长的生物工程微生物进行生产是有利的。”然而，这个目标提出了自身的技术挑战。
第一步是识别植物用于创造特定产品的酶，实质上是分子机器。“负责生产阿特匹林C的植物酶是在京都大学的矢崎和文最近才被识别出来的。他询问我们是否可以利用我们的微生物生产专业知识来为微生物生产利用它，”羽生分享道。团队随后尝试将编码该酶的基因插入酵母Komagataella phaffii中。这种酵母比酿酒酵母更具优势，因为它可以在不产生酒精的情况下生成更高密度的所需化合物，而酒精会阻碍细胞生长。
发表在《ACS合成生物学》期刊上的研究结果显示，他们工程化的酵母生产的阿特匹林C是之前可能的十倍。这是通过精细调整阿特匹林C生产过程的关键阶段来实现的。羽生指出，“有趣的是，阿特匹林C不易逸出细胞，并倾向于在细胞内部积累。因此，我们需要在发酵罐中培养高密度的酵母细胞，同时消除某些阻碍生物体生长的突变。”
羽生已经有想法进一步增强生产。一种策略可能涉及通过修改所需的酶或增加前体化学物质的供应来提高最后一步和关键化学步骤的效率。另一种潜在的方法是开发一种将阿特匹林C输送到细胞外的方法。“如果我们能够改变一种运输体——一种将化学物质进出细胞的分子结构——以出口产品，同时保留前体在细胞内，我们可以实现更高的产量，”羽生说。
然而，这项研究的意义超出了这种化合物。羽生补充道：“考虑到有成千上万种具有极其相似化学结构的天然化合物，从阿特匹林C生产中获得的见解可能会被用于其他植物来源物质的微生物生成。”
该项目获得了日本学术振兴会（拨款23H04967）、RIKEN科学、技术和创新中心和日本科学技术局（拨款JPMJGX23B4）的资助。该研究与京都大学和RIKEN可持续资源科学中心的学者合作进行。
