廣州打造生物制造產(chǎn)業(yè)高地，微生物“智造”健康與食品新未來

近日，《廣州市加快建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)強(qiáng)市規(guī)劃（2024—2035年）》發(fā)布，提出打造全國一流的生物制造產(chǎn)業(yè)高地。如今，廣州科學(xué)家和科技企業(yè)正利用合成生物學(xué)等前沿技術(shù)，將細(xì)菌、真菌等微生物用于生物制造——選育出特殊的益生菌，用于降低嘌呤預(yù)防痛風(fēng)，產(chǎn)品即將上市；利用微生物在發(fā)酵罐內(nèi)種出“人造肉”，即將在本季度投產(chǎn)。還有科研機(jī)構(gòu)保存16萬株食品安全、食藥用菌、健康功能微生物等菌種，研發(fā)出新品種靈芝，并在全國推廣。

讓我們一起看看廣州科學(xué)家如何把微生物玩出花，讓我們的生活更美好。

預(yù)防痛風(fēng)誘變益生菌降解嘌呤

廣東少和生物科技有限公司創(chuàng)始人魏韜博士透露，目前，公司有多條管線即將落地，其中一款非常接近上市的產(chǎn)品是降解嘌呤的二代益生菌。

“遇事不決，量子力學(xué)；功效不明，腸道菌群?！蔽喉w說道，“以往，大家一談到益生菌都會覺得它功效不明顯。在我看來，天然的益生菌要實現(xiàn)大家期望的功效，首先要經(jīng)過科學(xué)的篩選，先找到本身就具有降解嘌呤功能的益生菌，再對這類益生菌進(jìn)行誘變育種，從而篩選到嘌呤降解能力特別強(qiáng)的菌?！?/p>

誘變育種是通過輻射等干預(yù)方式，獲得新品種的重要方法，太空育種就是誘變育種的一種重要方式?！芭c初代菌相比，二代益生菌可大幅提升與腸道內(nèi)嘌呤反應(yīng)的效率，生成無法被腸道吸收的物質(zhì)，并排出體外?！蔽喉w介紹，實驗數(shù)據(jù)表明，這類通過誘變育種產(chǎn)生的二代益生菌，對降低血尿酸水平有顯著效果，“它可以讓人體內(nèi)的血尿酸含量在14天的時間內(nèi)穩(wěn)定下降30%以上，與市場上大部分的初代菌相比，其降嘌呤的效率優(yōu)勢明顯?！?/p>

目前，魏韜團(tuán)隊正在積累三代菌的管線技術(shù)，“三代菌將比二代菌有更好的降血尿酸效果。我們利用了Alphafold等多種蛋白結(jié)構(gòu)分析以及基因組規(guī)模代謝模型等AI工具，使用多策略的合成生物學(xué)改造方案，定向?qū)σ嫔M(jìn)行多重編輯改造，讓工程菌的降嘌呤效果能夠快速提高。”

編輯基因為罕見病治療提供新選擇

除了治療高尿酸血癥，魏韜還在研究通過基因編輯和合成生物學(xué)辦法，將益生菌改造為治療罕見病的新藥。

“我們主要針對甲基丙二酸血癥這種罕見病——由于基因缺陷，患者體內(nèi)無法像正常人那樣生成可轉(zhuǎn)化降解甲基丙二酸的酶。”魏韜解釋，甲基丙二酸血癥對兒童的傷害很大，患者的大腦和肝臟長期受到有機(jī)酸侵蝕，腸道內(nèi)的甲基丙二酸水平更是正常人的10倍，會導(dǎo)致患兒出現(xiàn)嚴(yán)重的智力低下和發(fā)育異常?！拔覀兘衲陮ψ灾鏖_發(fā)的檢測試劑盒申報批文。但即使獲得明確診斷，目前的治療方法也只能針對某幾個相對輕癥的基因突變型進(jìn)行維生素的補(bǔ)充治療，效果并不理想?！?/p>

對此，魏韜的想法是——開發(fā)“基因工程菌”，生成特有的酶制劑或益生菌劑，中和降解患者體內(nèi)的甲基丙二酸。

“這個方案也是利用益生菌進(jìn)行基因編輯等合成生物學(xué)改造?！蔽喉w介紹，團(tuán)隊會利用已建成的生物元件庫，用多種AI工具篩選出催化降解甲基丙二酸能力最強(qiáng)的酶及配套元件，“我們的AI工具可以百秒級的速度篩選出最強(qiáng)的酶基因，并直接導(dǎo)出催化能力從強(qiáng)到弱的排序表格?！?/p>

少和生物工作人員正在利用AI工具研發(fā)新的生物制造產(chǎn)品 來源：廣州日報新花城

此后，團(tuán)隊會按照AI分析的結(jié)果，驗證其催化降解甲基丙二酸的能力，“目前這些AI工具的準(zhǔn)確度能達(dá)到80%左右。經(jīng)過驗證，我們獲得多種可以降解甲基丙二酸的酶制劑?！?/p>

團(tuán)隊還會對這些酶進(jìn)行修飾改造，以進(jìn)一步提升它催化甲基丙二酸的能力，實現(xiàn)酶的定向進(jìn)化。“我們會綜合利用多種AI工具，完成酶蛋白與甲基丙二酸等分子的虛擬對接和動力學(xué)模擬，得到優(yōu)化方案。這些AI工具的引入，大幅度減少了我們生化實驗的工作量，讓我們得以很快地完成多輪的定點改造，大幅度提高了酶蛋白的降解效率。”

菌絲造肉新資源食品走向餐桌

在“大食物觀”的政策指引下，廣州的生物制造企業(yè)開啟了向微生物要熱量、要蛋白，多途徑開發(fā)食物資源的嘗試。2024年，蘑米（廣州）生物科技有限公司利用自主研發(fā)的鐮刀菌生產(chǎn)“菌肉”。根據(jù)測算，養(yǎng)殖一頭牛需要數(shù)年，而發(fā)酵罐“產(chǎn)出一頭牛的蛋白”僅需一天。年產(chǎn)2萬噸的菌絲蛋白工廠，其占地面積不超過5000平方米，在土地、水資源的利用上，比傳統(tǒng)畜牧業(yè)減少90%以上，二氧化碳排放減少90%以上。

南沙菌肉廠的發(fā)酵罐 來源：廣州日報新花城

近日，蘑米生物首席運(yùn)營官田靈芝博士透露，公司與南沙本地企業(yè)廣州雙橋股份有限公司合資成立了菌絲蛋白工廠“蘑力工場”，利用雙橋的淀粉糖作為發(fā)酵原料，實現(xiàn)高效產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，加快微生物蛋白產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，其首期年產(chǎn)2000噸的菌絲蛋白工廠已落戶廣州南沙?！啊⒘觥鞣矫嬉褱?zhǔn)備就緒，預(yù)計今年一季度即可正式投產(chǎn)?！碧镬`芝介紹道。

微生物菌株資源庫藏量超16萬株

支撐微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近日，廣東省農(nóng)作物品種審定委員會審定通過了由廣東省科學(xué)院微生物研究所選育的“廣芝3號”靈芝。該品種成為廣東省首個通過官方審定的食用菌新品種，標(biāo)志著食藥用菌育種技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。此前，我國靈芝產(chǎn)業(yè)長期依賴外來品種，存在退化、病害多等問題。2014年，研發(fā)團(tuán)隊在安徽自然保護(hù)區(qū)發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)野生赤芝菌株，通過復(fù)合育種技術(shù)，歷經(jīng)多年馴化、篩選，最終培育出遺傳性狀穩(wěn)定、適合工廠化栽培的“廣芝3號”，目前該品種已在廣東、安徽、陜西等多地示范推廣。

“廣芝3號” 來源：廣州日報新花城

中國工程院院士、廣東省科學(xué)院微生物研究所名譽(yù)所長吳清平介紹，微生物對人口健康、工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等具有不可替代的作用，多個國家和地區(qū)相繼發(fā)布支持微生物組研究的國家重大計劃，微生物大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各國綜合國力競爭的新戰(zhàn)場。

近年來，吳清平團(tuán)隊對全國重點地區(qū)的主要市售食品全面系統(tǒng)開展了微生物安全風(fēng)險識別、全國野生食藥用菌資源挖掘、健康功能微生物開發(fā)利用等研究，“廣芝3號”正是重要成果之一。

團(tuán)隊還保存了藏量超16萬株的微生物菌株資源庫，建立了中國食源性致病微生物科學(xué)、中國野生食藥用菌資源科學(xué)、分析微生物資源等大數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了一系列戰(zhàn)略先導(dǎo)技術(shù)，在微生物安全與功能評價、病原微生物防控和健康功能微生物產(chǎn)品開發(fā)方面取得了重大創(chuàng)新成果，有效支撐了我國微生物安全保障和健康產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，提升了我國在微生物安全與健康領(lǐng)域的國際地位及影響力。

廣州合成生物學(xué)領(lǐng)域正逐漸升溫

得益于廣州市科技局、廣州市生產(chǎn)力促進(jìn)中心以及大量行內(nèi)專家學(xué)者、企業(yè)單位的支持，2024年7月，廣州合成生物產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟正式成立。

擔(dān)任該聯(lián)盟秘書長的魏韜介紹，目前整個聯(lián)盟已經(jīng)匯聚16所高校、10家研究機(jī)構(gòu)、43家企業(yè)、100多位專家學(xué)者及企業(yè)負(fù)責(zé)人，“聯(lián)盟里甚至還有政府公共政策檢驗、多國小語種、原料合規(guī)備案等方面的專家，可以非常全面地滿足生物制造鏈條中各個環(huán)節(jié)的服務(wù)需求?！?/p>

2025年前后，聯(lián)盟先后承辦了六七場重大活動，包括生物制造產(chǎn)業(yè)大會、生物原料大會、廣州國際美妝周等大型活動及多場相關(guān)分論壇。

“目前，廣州的合成生物學(xué)領(lǐng)域正逐漸升溫。2024年起，市科技局專門在中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣州賽區(qū)為合成生物學(xué)開辟了一條賽道，聯(lián)盟內(nèi)的很多企業(yè)都參賽了。我們營造的圈子正在轉(zhuǎn)動起來，大家的各種資源互動越來越頻繁。”魏韜說。

參考來源

廣州日報新花城《科技周刊 | 降尿酸 造“菌肉” 微生物變身產(chǎn)業(yè)尖兵》

https://huacheng.gz-cmc.com/pages/2026/01/28/cb012d3fa4d140969e24eb43a7ed3c57.html

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