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清华陈国强教授:生物制造取代化工是大趋势,这两大短板亟需突破!

媒体:深德鸿环保新材料  作者:内详   专业号:孙莹 2024-12-06 14:39:17

近日,清华大学教授、合成与系统生物学中心主任陈国强接受了《闳议》节目组的专访,就生物制造发表了最新观点。

陈国强教授在生物制造领域拥有近40年的研究经验,是全球顶尖合成生物学专家、代谢工程领域的领军型人物,先后获得国际代谢工程奖和国际生物聚合大会工业奖两项国际大奖。

针对生物制造的发展前景,陈国强教授认为未来的制造,特别是材料、燃料、食品、营养品,包括蛋白、药物等,将更多使用生物制造的方式进行。“生物制造未来是慢慢会取代化工制造,成为一个大的趋势。”

他指出,我国的生物制造产业规模非常庞大,比如全世界的发酵产业中国占了70%,但是也存在一些短板:

菌种我们现在整个产业用的绝大部分的菌种都是传统的国外首创的底盘,这里有很多知识产权,基本上都被国外那些大公司包括高校研究所垄断。

装备比如高通量的连续离心机,目前还是依赖进口,非常昂贵,而且供货期差不多有一年;另外就是进行发酵生产的各种各样的电极,这些也大部分是国外的。

陈国强教授尤其强调了菌种的重要性,在他看来,“核心菌种是任何生物制造最关键的东西,确实就像我们手机上的芯片一样,是最关键的一个部件。”

他还以自身经历为例,讲述了一个原创菌种自主创新的故事:

我在清华工作了30年,前10年我们用的是跟国外一样的传统菌种,碰到很多问题,就是放大过程中的不稳定,还有放大过程中染菌。所以我们虽然做了很多努力,但是放大都不那么成功。

后来有一个偶然的机会,我们实验室来了几个从新疆过来的老师同学,他们告诉我说在新疆有一个特别极端的环境,叫作艾丁湖,高低温不平衡,晚上可以零下20度,白天可以零上80度,盐浓度达到200克每升,pH碱性。我们有一个新疆的老师,利用假期给我们采集了很多样品过来,我们从样品里头分离到了一些嗜盐菌,确实能够有很高的活性。我们做了很多实验,这种极端微生物,能够适应各种各样的环境,它可以几乎在任何的变量下都快速生长,这就是我们工业方案当中所需要的,我们叫作皮实性。所以我们用皮实的嗜盐菌做了很多工程开发工具的工作,把嗜盐菌变成一个稳定的底盘细胞,我们在这底盘细胞上可以构建很多代谢通路,可以制造出多种产品。在稳定的体系上建立一个高强的、产品多样的生物制造平台。

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图:利用嗜盐菌生产各类化合物

面向未来,陈国强教授表示,“应该投入更多的资源,包括更多的人力,把极端微生物作为生产底盘这个牌打好,直到我们在原创微生物底盘细胞方面有更大的发言权,也补齐我们原创菌种缺乏这个短板,使得我们未来的生物制造能够在海内外蓬勃发展。”

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