近年来，合成生物学正以前所未有的速度改变着生物制造领域。作为生命科学与工程技术交叉的前沿学科，它通过对生物系统的精准设计和优化，使微生物、植物细胞和动物细胞能够高效合成目标化合物，涵盖医药、农业、化学、能源、食品等多个领域。

合成生物学应用方向

合成生物学如何赋能生物制造？

合成生物学将生物制造从“自然发现”推向“按需设计”。科学家们通过合成生物学“设计-构建-测试-学习（D-B-T-L）”循环不断优化底盘细胞，使其成为高效的“生物工厂”，生产诸如医药蛋白、工业酶、食品添加剂、生物材料等各类产品。DNA测序、合成、编辑技术的巨大进步推动了“设计”和“构建”阶段的发展，加速了合成生物学生物平台的建立和可研产品的推出，后道的发酵纯化环节也经历了历次更迭，向着高产、高纯且品质稳定的方向发展。

合成生物学产品开发路线

然而，在实验室成功的技术并不总能顺利转化为产业化应用，这一过程往往面临诸多挑战。如何提高生产效率、降低制造成本、提升产品质量，成为全球合成生物学企业竞相突破的关键。

生物制造产业化落地面临的挑战？

生物制造以底盘菌种为“芯片”，通过菌种设计构建、细胞规模化培养、产物分离提取等过程，生产各种生物产品。尽管合成生物学具备巨大的应用潜力，但要真正实现工程菌株的构建及大规模商业化，还需克服以下关键难题：

• 底盘菌种性能受限：传统表达系统（如大肠杆菌、酵母）在外源蛋白表达、代谢负担、耐受性等方面存在诸多不足，导致蛋白降解、产量低、表达不稳定。

• 代谢工程优化难度大：代谢通路的构建涉及多个基因元件，需要精准调控代谢流量，避免副产物积累，影响目标化合物的合成效率。

• 规模化生产挑战：实验室阶段的菌株往往难以适应工业化生产环境，放大生产可能导致生长停滞、产量下降、发酵成本增加。

• 市场准入和法规限制：医药、食品等领域的生物产品需经过严格的安全性、有效性评估，认证流程长，增加了市场准入的难度。

在合成生物学产品开发及商业化的落地中，选择合适的底盘细胞，并通过基因线路设计实现正确的代谢路径，是确保产品高效生产的关键。

底盘细胞优化如何促进产品开发？

通过基因编辑、基因工程和代谢工程手段，科学家们可以优化微生物底盘菌种，使其具备高效合成、稳定表达、耐受复杂环境等特性，从而实现更高效的生物制造。

》增强蛋白表达能力：通过改造启动子、优化密码子使用、增加目的基因拷贝数，提高目标蛋白的表达水平，确保高产量。

》减少蛋白降解：敲除或抑制底盘菌种内源性蛋白酶基因，减少对目标蛋白的降解，提高目标蛋白的稳定性和纯度。

》优化代谢通路：调整碳代谢、氮代谢及其他辅助代谢路径，使细胞能量和前体物质更加集中用于目标蛋白合成，提高代谢效率。

》提升菌株耐受性：增强菌株对高密度培养条件的适应能力，提高其对外源蛋白表达负担的耐受性，延长细胞生长期。

》提高发酵效率：优化培养基配方，调控关键代谢酶的活性，缩短发酵周期，降低生产成本，使产业化更具经济可行性。

泓迅生物—合成生物学产品开发

泓迅生物拥有先进的合成生物学赋能技术平台，依托先进的DNA合成、基因编辑和代谢工程技术，打造高效的毕赤酵母底盘，推动功能蛋白的产业化生产。目前，我们成功开发出如重组胶原蛋白、重组人源纤连蛋白、重组人血清白蛋白等产品。这些产品在生物医药、组织工程、细胞培养、功能食品及化妆品等领域展现出广阔的市场前景。

√ 重组人源化III型胶原蛋白表达酵母菌株（SynKpⅡ-hColⅢ）

√ 重组人源化I型胶原蛋白表达酵母菌株（SynKpⅡ-hColⅠ）

√ 重组人源纤连蛋白表达酵母菌株（SynKpⅡ-hFN）

√ 重组人血清白蛋白表达酵母菌株（SynKpⅡ-hHSA）

在开发过程中，我们经历了从菌株构建、基因编辑、菌株筛选、发酵工艺优化等多个关键阶段。利用高效的基因编辑手段，敲除底盘菌株（毕赤酵母）内源蛋白酶基因并实现目的基因的高拷贝整合，显著提高了重组蛋白的产量，并降低了目标蛋白的降解风险。

在众多底盘菌种中，毕赤酵母（Pichia pastoris）因其独特的生物学特性，成为生物制造领域极具潜力的表达系统。毕赤酵母属于真核生物，其蛋白质翻译后修饰和折叠机制与哺乳动物细胞相似，有助于表达出具有生物活性的重组胶原蛋白。此外，重组胶原蛋白在毕赤酵母中的表达可通过共表达脯氨酸-羟化酶，使其羟基化程度更接近天然胶原蛋白，从而提高其生物活性。随着发酵工艺的不断优化，重组胶原蛋白的产量显著提高，具备工业化生产前景。

案例分享

我们利用该系列重组菌株成功表达了多个人源重组蛋白的高效分泌表达。在摇瓶条件下即能实现超过1g/L的蛋白产量，预示在工业化发酵罐中，产量预计可达10g/L。

我们高度重视知识产权的保护与管理，已针对高分泌表达毕赤酵母菌株及其相关技术申请了多项专利，涵盖了菌株筛选、基因编辑、发酵工艺优化以及产物纯化等多个方面。这些专利也为下游产品的应用开发提供有力的知识产权保障。

合成生物学产品开发—底盘细胞优化

你是否在寻找合成生物学底盘菌种优化解决方案？我们深耕合成生物学领域，拥有丰富的DNA合成、基因编辑和重组蛋白表达经验。我们提供一站式解决方案，帮助解决毕赤酵母蛋白表达和基因改造的需求，最大限度缩短研发周期。

》菌株样品——免费测试

》合成生物学产品手册——免费下载

未来，泓迅生物将继续依托自身在DNA合成、基因编辑、菌株改造等领域的核心竞争力，不断拓展合成生物学产品，为全球客户提供更加高效、可持续的生物制造解决方案。我们将继续秉承开放合作的理念，与更多合作伙伴携手共进，共同推动生物制造技术的进步和发展，为人类的健康和美好生活贡献力量。

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