合成生物学行业报告（53页）

行业报告下载 2024年07月17日 07:47 管理员

底盘细胞：底盘细胞是合成生物学的“硬件”基础，其中常用的模式微生物有酿酒酵母、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌等。不同的模式微生物具有特定的优缺点，因此被应用于不同产物的生产。相关技术：菌株改造、菌株选择。发酵工程：根据生产流程可分为上游、中游和下游三部分，上游工程主要为菌种的选育和改造，以获得生产性能良好的菌株；中游则为发酵过程控制，通过对发酵过程中各种参数的采集、分析和反馈，以达到生产最佳发酵条件；下游则是对产品的分离和纯化，采用多种技术将发酵产品从发酵液或者细胞中分离、纯化出来，在达到特定标准后制成产品。生产规模上发酵体积每增加10倍，生产成本下降 37%-60%。大规模发酵罐需要机械搅拌以保证基质、氧气和热量的均匀分布，同时需要防范发酵过程中的染菌风险。合成生物学借助菌株构建实现生物法合成高价值产物，替代传统化学合成法，从技术源头实现降本增效。以维生素B12（VB12）为例：化学合成法：经典VB12化学合成方法将VB12结构拆分为含有氰基（CN）和溴原子（Br）的片段（片段1）和含有环状硫代酰胺的片段（片段2）通过会聚反应合成，片段1需要通过以 (−)-樟脑和2,3-二甲基-6-甲氧基吲哚为起始物完成全合成，片段2以丁二烯和3-甲基-4-羰基-戊-2-烯酸为起始物完成全合成，最后再完成片段1和2的全合成。该方法缺点在于有机反应步骤多，合成路线太长，无法进行大量制备。生物合成法：2018 年中国科学院天津工业生物技术研究所在大肠杆菌中实现了VB12的从头合成，首先解析VB12好氧合成路径中钴螯合与腺苷钴啉醇酰胺磷酸的合成机理，将来源于5 种细菌中的28 个基因在大肠杆菌细胞中成功异源表达，并按其人工合成途径划分为5 个模块进行人工途径组装，最终实现VB12的从头合成，通过途径优化和发酵过程调控，产量达到307.00 μg/g 干细胞菌体，合成菌种发酵周期仅为工业生产菌株的1/10，极具工业应用前景。

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