江南大学生物制造技术降本透明质酸

李莉

近日，江南大学生物制造创新团队将透明质酸成本降到每公斤几百元的消息，为火热的合成生物概念股再添一把火。在今年五四青年节，江南大学未来食品科学中心合成生物创新团队荣获第十九届“江苏五四青年奖章”，该团队利用合成生物学技术，借助微生物发酵生产普通分子量的透明质酸，把成本降到每公斤几百元，实现了透明质酸大产量推广应用。

江南大学合成生物的研究成果不仅展现了合成生物学的无限魅力，更为全球透明质酸市场带来了翻天覆地的变化。该技术团队通过对微生物进行精准的基因工程改造，使其化身为高效的“细胞工厂”，持续不断地输出高质量的透明质酸。这种人工设计的生物系统，不仅显著提高了生产效率，更是在成本效益上实现了质的飞跃。对于行业而言，这意味着透明质酸能够以更低的成本被广泛应用到医药制品、美容化妆品，甚至是食品加工中，大大减轻了对传统动植物资源的依赖，为这些行业开辟了全新的原料供应途径。

江南大学先进技术研究院副院长、未来食品科学中心合成生物创新团队成员康振教授表示，江南大学通过生物技术生产出来的透明质酸（玻尿酸）属于化妆品、医药等领域广泛使用的生物活性原料，生产的透明质酸分子量可以做到精准控制。相关的技术历经十几年的开发，在2019年取得了里程碑式的进展，透明质酸的发酵水平获得突破，发酵成本降低至几百元每公斤，而后又经历了技术推广，技术评估和继续发展更新。

“我国作为透明质酸生产大国，相关产业面临的问题包括分子量种类单一、控制难度大、发酵水平受限、产率低等。”康振表示，“针对这些问题，研究团队取得了两项关键成果：一是采用合成生物学技术成功构建了高效合成透明质酸的谷氨酸棒杆菌细胞工厂，将透明质酸的发酵水平提升到最高一百多克每升，超过国际上普遍的十几克水平；二是建立了分子量可控的生物制造体系，实现了超高分子量、中高分子量、低分子量以及寡聚糖全类别透明质酸的生物制造，这也意味着其应用将更加广泛。”

他进一步表示，随着生物技术的发展，透明质酸水解酶的研究和生产制备技术已经成熟，酶法切割透明质酸已经完全实现了工业化。生物技术生产的透明质酸属于上游原料，开发含有透明质酸的终端产品需要更多其它投入，而且，终端市场的成本取决于公司对透明质酸具体的运用场景、技术使用的熟练度等多方面因素。

据了解，江南大学该团队低分子量透明质酸“一步发酵”技术可以让发酵和切割同步进行，且更加精准地控制透明质酸糖链合成延伸和降解、解聚的协同过程，新技术的优势在于生产技术能覆盖全部大小的透明质酸，并提高透明质酸的发酵水平，提高生产菌种的生物安全性。

康振教授表示，团队技术覆盖了高、中、低透明质酸发酵生产，是一个完整的“技术包”，“一步发酵”只是其中技术之一。得益于这些技术，能特别精准地控制透明质酸分子量，不同大小的透明质酸都能发酵出来，所以，利用“技术包”可以实现全分子量类型透明质酸的工业级生产。

近年来麦角硫因、氨基酸以及透明质酸的原料价格因为用了合成生物技术而大幅下降，证明了合成生物技术在一个个点上是有突破的，但业内还是期待产业能在底层技术、通用技术上能有革命性进展，从而降低整体合成生物产业的成本。“非常开心看到我们的技術能够服务于透明质酸生物制造产业的蓬勃发展，相关技术也在持续升级换代，希望能给这个产业带来更多的推动力。”康振教授说。

业内一直认为成本是制约合成生物产业工业化发展的主要瓶颈，江南大学成功将透明质酸的成本降至每公斤几百元，这对利用合成生物学技术，借助微生物发酵生产的其他产品产生一定推动作用。中国工程院院士、原江南大学校长、江南大学生物工程学院教授陈坚指出，“一个产品的广泛应用是与科技创新紧密相连的。当初，最早的透明质酸一公斤市场售价一万元，价格昂贵限制了它的应用。随着不断的技术创新，企业进入以后，规模做大，成本下降，应用面就铺开了，这种规律是非常明确的。”

针对团队技术是否可以借鉴，用于开发一些其他酶合成其他合成生物产品，康振表示：“其实，和透明质酸一样，其他多糖的分子量也会影响其生物物理和生物化学性质。我们开发的分子量控制手段其他生物多糖产品都可以借鉴，只是其他多糖体现出的生物物理和生物化学活性与透明质酸有本质区别。合成生物学的基础理论方法都是通用的，比如新酶挖掘过程、酶的定向进化策略；对现有的、天然存在的生物系统进行重新设计和改造；创造非自然的‘生物结构等方面都是可以借鉴的，可以借助这些技术手段来提高其他产品的产量并实现工业化生产。”

江南大学团队在合成生物学领域的技术突破，实现了透明质酸大产量推广应用，我国也成为有能力进行全类型透明质酸生物制造的国家。它标志着合成生物学正逐步从实验室走向现实生活，未来在食品科学、环境保护、新材料开发等多个领域，都将看到其活跃的身影。随着研究的不断深入，合成生物学的应用边界将被不断拓宽，为解决人类面临的诸多挑战提供新的解决方案。