合成生物學(xué)以工程化設(shè)計(jì)理念，對(duì)生物體進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計(jì)與改造，形成生物技術(shù)顛覆式創(chuàng)新，有望為破解人類面臨的資源、環(huán)境等領(lǐng)域重大挑戰(zhàn)提供新的解決方案。植物天然產(chǎn)物合成是合成生物學(xué)的重點(diǎn)研究方向。1月31日，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與云南農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，首次實(shí)現(xiàn)治療心腦血管疾病的中成藥燈盞花素全合成的最新研究成果，以Engineering yeast for the production of breviscapine by genomic analysis and synthetic biology approaches為題，在線發(fā)表在Nature Communications上。

　　燈盞花在云南地區(qū)民間被用于治療癱瘓已有上千年歷史。燈盞花素具有擴(kuò)張腦血管的作用，可用于治療缺血性腦血管疾病，如腦血栓以及由腦栓塞、腦溢血等所致后遺癥癱瘓病人。由于臨床應(yīng)用效果顯著，1995年燈盞花素制劑被列為全國(guó)中醫(yī)醫(yī)院急診科治療心腦血管疾病的必備中成藥。2005年，純度更、高安全性更好的燈盞花素注射液獲得國(guó)家藥監(jiān)局審批。目前，該類藥品市場(chǎng)價(jià)值已接近50億元。

　　天津工生所研究員江會(huì)鋒帶領(lǐng)的新酶設(shè)計(jì)與酵母基因組工程研究團(tuán)隊(duì)、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)西南中藥材種質(zhì)創(chuàng)新與利用國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，與云南省藥用植物生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任楊生超團(tuán)隊(duì)合作，利用合成生物學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)，從燈盞花基因組中篩選到燈盞花素合成途徑中的關(guān)鍵基因(P450酶EbF6H和糖基轉(zhuǎn)移酶EbF7GAT)，并在釀酒酵母底盤中構(gòu)建燈盞花素合成的細(xì)胞工廠。通過(guò)代謝工程改造與發(fā)酵工藝優(yōu)化，燈盞花素含量達(dá)到百毫克級(jí)，具有較高產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。天津工生所、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)和昆明龍津藥業(yè)股份有限公司已就燈盞花素規(guī)?；a(chǎn)和藥物轉(zhuǎn)化研究，達(dá)成產(chǎn)、學(xué)、研一體化合作意向，將共同推進(jìn)微生物合成燈盞花素的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。

　　心腦血管疾病已成為人類生命健康的最大威脅，其發(fā)病率和死亡率已超過(guò)癌癥而躍居世界第一。中國(guó)老年人心腦血管病發(fā)病率高達(dá)30%，隨著我國(guó)社會(huì)人口老齡化日趨嚴(yán)重，心腦血管類藥品的需求正在迅速增加。該項(xiàng)技術(shù)成果將有可能將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)?；I(yè)發(fā)酵生產(chǎn)路線，可大幅降低燈盞花素的生產(chǎn)成本，推廣后可惠及數(shù)億心腦血管病人。

　　論文題目：

　　Engineering yeast for the production of breviscapine by genomic analysis and synthetic biology approaches

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圖1.燈盞花素合成途徑 圖2.基因篩選流程 圖3.代謝工程改造與發(fā)酵