合成|“人工合成淀粉”背后 专家:合成生物学将大有可为( 二 )
覃重军告诉采访人员:“这种成果从实验室走进工厂的距离是惊人的,人工合成淀粉只是初步把路径走通了,但还要考虑到成本核算的问题,目前看,成本降到能和自然PK还很难,这可能需要穷尽科学家一生去努力 。”
覃重军说:“在科研领域,概念性的突破是可以的,这就和治疗癌症一样,技术一直在不断进步,患者的寿命得到延长,但还没好到治愈的程度 。从学术到应用将是一个不断努力的过程,应用肯定要涉及成本问题 。‘用一个1立方米的罐子生产淀粉,5亩玉米地就可以不用种了’是一个愿景,现在还远远做不到,未来有可能实现 。科学的突破从理论的突破再到实际应用,都是比较远的 。任何科学的进步总是在不断累积当中实现的,一有科学突破就要马上应用,这本身也是不科学的 。”
陈国强则表示:“未来人工合成淀粉的挑战在于细胞外合成考验各种酶的稳定性 。如何做好各种酶的分离纯化,酶如何在细胞外保持活性,如何应对合成中的每一步后酶的活力下降……这些问题都需要在细胞外得到解决 。合成淀粉的步骤较多,目前成本是很高的,也是工业化不能接受的 。”
陈国强接着说:“合成淀粉的另一个难题,是随着分子量的不断上升,葡萄糖不断被整合在高分子淀粉链上,黏度会越来越大,聚合的难度也会越来越高,人工合成淀粉也将可能聚合不到分子量特别高的淀粉 。从分子量的角度看,人工合成淀粉和常见的淀粉还有一段距离 。这些问题都是要在今后的工作中予以解决的 。但无论怎样,仅仅是能在细胞外人工合成出葡萄糖,就已是一项很伟大的工作了 。”
合成生物学:
“非天然但优于天然”
而人工合成淀粉的背后,是国内外合成生物学近年来的突飞猛进 。
中国科学院院士邓子新告诉采访人员:“基于基因的生命科学经历了3次革命,而今人类进入生物体系的工程化,合成生物学开始以用途为导向,工程化为理念,对生物学进行全视角、多维度的研究,这是一个学科高度集成,堪比机械工程和土木工程的学科,科学家人工设计构建新的生命系统,使得它具有非天然但优于天然的功能 。”
邓子新介绍,目前我国已经利用生物合成技术研发出了药物,“我国原来没有维生素e的生产厂商,只能通过进口;而今通过生物合成技术制造出了维生素e,我国也一跃成为维生素e的生产大国 。生物合成一举打破了国外化学合成的复杂程序,成本很低,过程很安全,投资也少,效率很高,各个方面都有很大的改进 。”
邓子新坚信,未来像维生素e这样的例子一定会层出不穷,“传统的化学合成生产会产生一些有毒的衍生物,利用合成生物学,不仅成本更低而且更环保和安全 。未来,合成生物学一定大有作为 。”
他还表示,“合成生物学实际就是把产品生产的基因搞清楚以后,‘劝说’某种微生物成长为某一种自然界内并不产生的化合物,使得它具有比天然化合物更优良的效应 。”
陈国强表示,合成生物学在国外的成果也有很多,最典型的例子是新冠肺炎疫情期间国外研制的mRNA疫苗 。其基本原理是通过特定的递送系统将表达抗原靶标的mRNA导入体内,在体内表达出蛋白并刺激机体产生特异性免疫学反应,从而使机体获得免疫保护 。“在新冠肺炎疫情之前,mRNA疫苗技术其实早已经诞生了,但一直没机会做临床,因此该技术一直都停留在学术成就领域;面对疫情,这一技术终于可以做临床,做出来的结果很理想 。基于mRNA的技术,未来人类肯定还会发展出各种疫苗、抗癌药品、抗体等 。我觉得,这肯定是目前国外合成生物学中最成功的例子 。”陈国强认为,在中国,一些化合物、药物的生物合成,单克隆抗体,酵母细胞中染色体的改造等都是合成生物学领域成功的案例 。
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