2023年6月3日，以“科技筑底 創(chuàng)新引領”為主題的中國(濟南)透明質酸產(chǎn)業(yè)大會在山東濟南隆重開幕。同期，“細胞工廠與功能糖生物制造會議”暨第四屆生物活性物系列會議也重磅召開。來自北京化工大學、中國科學院過程工程研究所、上海交通大學、山東大學、江南大學等數(shù)十位知名專家學者出席論壇，共同就功能糖領域發(fā)展現(xiàn)狀以及新趨勢、新成果展開權威解讀和多方探討，助推功能糖產(chǎn)業(yè)及相關技術創(chuàng)新高質量落地。
華熙生物首席科學家郭學平在會議進行分享
華熙生物首席科學家郭學平分享糖胺聚糖生物合成進展
作為企業(yè)方代表，華熙生物首席科學家郭學平出席論壇，并以“糖胺聚糖生物合成進展”為主題進行分享。透明質酸、肝素、硫酸軟骨素是糖胺聚糖中應用最廣泛的三種，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球透明質酸和硫酸軟骨素原料超過80%產(chǎn)自中國，而肝素原料也有超過60%產(chǎn)自中國。會上，郭學平博士對透明質酸、肝素、硫酸軟骨素等應用最廣泛的三種糖胺聚糖生物合成進展進行了介紹，并且分享了華熙生物在相關領域的合成生物技術應用及成果。
透明質酸是人體自源性物質，因具有良好的保水性、潤滑性及生物相容性等，廣泛應用于醫(yī)藥、醫(yī)美、化妝品及功能食品等領域。透明質酸生產(chǎn)技術在不斷進步，應用場景不斷擴大。在透明質酸領域重要的三次產(chǎn)業(yè)革命中，華熙生物以微生物發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)透明質酸和全球首創(chuàng)酶切法規(guī)?；a(chǎn)寡聚透明質酸，主導和引領了后兩次產(chǎn)業(yè)革命。目前合成生物學工程菌發(fā)酵可以替代傳統(tǒng)的雞冠提取法、野生菌發(fā)酵法，具備安全底盤細胞、合成途徑重構優(yōu)化、發(fā)酵水平顯著提高等優(yōu)勢。與之前的微生物發(fā)酵法從每升提取液中提取16-17g透明質酸相比，目前華熙生物通過合成生物技術可以做到從每升提取液中提取74g透明質酸，透明質酸產(chǎn)率提升超過四倍，技術水平領先全球。
此外，針對如目前透明質酸生物合成領域存在的產(chǎn)量和分子量不可兼得的研究瓶頸，郭學平博士指出了優(yōu)化發(fā)酵條件以平衡HA合成與細胞生長的關系、加強HA前體供給等應對策略。同時，郭學平博士對透明質酸生物合成領域的重要方向如系統(tǒng)生物學解析高分析HA合成機制、高產(chǎn)HA的分子生物學驗證、獸疫鏈球菌高產(chǎn)HA的代謝工程改造等進行了行業(yè)前景展望。
透明質酸生物合成的行業(yè)前景
肝素在細胞膜和細胞外基質中廣泛存在，臨床上主要作為抗凝藥物，另外在抗腫瘤、抗炎、抗病毒方面也有顯著效果。肝素有動物源提取肝素、全化學法合成肝素、生物合成等不同生產(chǎn)方法，而前兩者分別存在供應鏈脆弱、質量難控以及產(chǎn)率低價格昂貴等問題，迫切需要建立低成本高效肝素糖鏈合成體系。目前，華熙生物研發(fā)生物合成法生產(chǎn)肝素，降本增效，可以改變藥物原料完全依賴動物來源這一現(xiàn)狀，并通過創(chuàng)新技術助力合成酶系迭代升級，一步法合成肝素、逐步實現(xiàn)規(guī)?；苽湟约爸π滤幬锏拈_發(fā)。
硫酸軟骨素分布于細胞中，具有多樣的生物學活性，如抗炎、抗氧化、降血脂、抗凝血、改善食物風味色澤口感、保濕等，被廣泛應用于藥品、食品、護膚品等領域。中國是硫酸軟骨素最大的生產(chǎn)國和輸出國，超過80%的硫酸軟骨素原料均由我國企業(yè)提供。不同于此前的動物組織提取法，生物合成法生產(chǎn)硫酸軟骨素將不受原料限制，同時環(huán)境友好度高、結構均一。華熙生物目前已建立硫酸軟骨素的前體發(fā)酵和純化工藝，產(chǎn)率達到8-10g/L，純度達到95%以上，并開發(fā)了華熙專利軟骨素水解酶，建立了飽和軟骨素寡聚糖的分子量可控生產(chǎn)，分子量可控到10000Da以下。
經(jīng)過郭學平博士的介紹和分享，人們對合成生物技術給人類生產(chǎn)生活帶來的變革和影響有了更加深入的認知，也引發(fā)了大家對生物科技如何更好作用于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。
華熙生物率先布局合成生物，以原料創(chuàng)新引領產(chǎn)業(yè)變革
縱觀歷史，每次新原料的出現(xiàn)和原料生產(chǎn)技術的重大革命，都為行業(yè)帶來最根本的質變，進而賦能產(chǎn)業(yè)升級。合成生物所帶來的是“造物革命”，其通過生物基材料替代原來的石化基來源及動物提取、植物提取、化學提取等，將顛覆傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，同時降低能耗、減少碳排放，有望進一步放大企業(yè)成本優(yōu)勢。
以紅景天苷為例，傳統(tǒng)獲得紅景天苷的成本高達30000元/公斤，而通過合成生物生產(chǎn)，不受原料影響，每公斤生產(chǎn)成本低于500元。同時，合成生物讓生產(chǎn)過程更綠色、更環(huán)保。據(jù)天風證券數(shù)據(jù)，生物技術的應用可以降低工業(yè)過程能耗15%-80%，原料消耗35%-75%，減少空氣污染50%-90%，水污染33%-80%。世界自然基金會(WWF)預估，2030年工業(yè)生物技術每年將可降低10億至25億噸二氧化碳排放。
可以看到，合成生物生產(chǎn)方式具備原料來源可控、大幅降本增效、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。在全球可持續(xù)發(fā)展背景下，合成生物將匯聚成巨大的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢，推動農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、能源與新材料等多領域高質量發(fā)展。
華熙生物從2018年開始布局合成生物。作為知名生物科技公司和生物材料公司，目前華熙生物是國內(nèi)“唯一”集合成生物“完整研發(fā)創(chuàng)新能力、中試轉換和產(chǎn)業(yè)化能力、以及產(chǎn)品應用和市場轉化能力”等三大能力為一體的合成生物企業(yè)，擁有底盤細胞設計能力，產(chǎn)業(yè)轉化優(yōu)勢和終端市場化優(yōu)勢。
當前華熙生物已經(jīng)搭建完成合成生物學全產(chǎn)業(yè)鏈平臺，同時積極打通產(chǎn)學研，與清華大學、江南大學、北京化工大學等多家高校和科研院所展開了合成生物相關領域的研發(fā)共創(chuàng)與合作，并且華熙生物已建成全球最大的中試轉化平臺，在二十余年發(fā)酵優(yōu)勢助力下，加速合成生物學科研成果轉化落地。在市場渠道和品牌建設上，華熙生物擁有終端消費品市場化優(yōu)勢，并且能夠前瞻性洞察市場需求，進而為原料研發(fā)提供思路指導。此外，華熙生物還自主建設了全球首座合成生物科學館，向社會大眾傳遞合成生物科學知識，為合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力。
華熙生物主要聚焦在功能糖、蛋白質、多肽、氨基酸、核苷酸、天然活性化合物等有助于生命健康的生物活性物開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用。除透明質酸外，利用合成生物技術，華熙生物在gamma-氨基丁酸、5-氨基乙酰丙酸、依克多因、麥角硫因、人乳寡糖、硫酸軟骨素、肝素、膠原蛋白、beta-煙酰胺單核苷酸(NMN)等生物活性物上逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉化。而這些物質將拓展終端健康消費品創(chuàng)新邊界，讓合成生物技術最終服務于醫(yī)療健康、護膚品、食品飲料、造紙、消殺、寵物等領域，帶給人們消費新體驗。
以生物活性物原料為創(chuàng)新策源地，華熙生物將充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的引領作用，在合成生物技術加持下，持續(xù)領航產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同發(fā)展，為人類帶來健康、美麗、快樂的生命體驗。
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