10名大学生的研究成果将推动我国中草药现代化和国际化进程 攻克中医药活性成分“卡脖子”问题
本报讯（YMG全媒体记者 徐峰 通讯员 邓英特 王芹芹 摄影报道）10名大学生，3000余次实验，5000余次实践，10000余条信息数据筛选……近日，记者从鲁东大学了解到，鲁东大学“酶”中“补”足-生物合成4-HPAA全球领跑者创业团队历时三年实现4-HPAA的高效合成，攻克了苄基异喹啉类生物碱类化合物规模化生产中的“卡脖子”问题，打破了中医药活性成分植物提取瓶颈。
》》着力研究
急需新方法替代植物提取
2019年1月，为响应国家《中医药发展战略规划纲要》（2016-2030年）号召，鲁东大学接收了山东阳成生物科技有限公司委托学校生命科学学院团队以酪胺为原料开发新产品的任务，同时解决行业痛点。于是，鲁东大学生命科学学院成立一支由在读研究生、本科生组成的“酶”中“补”足创业团队，该团队依托应用微生物研究室，对研究酪胺可以延伸的产品链开展文献查阅、设计实验方案、实践操作，解决合成生物学的“卡脖子”问题。
“我们接受委托任务后，研究酪胺可以延伸的产品链，通过查阅文献，确定4-HPAA(4-羟基苯乙醛)是苄基异喹啉类生物碱类化合物如去甲乌药碱、血根碱、黄连素等中草药的活性成分的关键前体，本身亦具有抗炎等作用。”团队指导教师冯志彬介绍，目前4-HPAA等植物活性成分的主要提取方法为植物提取，但植物提取技术却有着受植物生长季节限制，生产效率低；有效成分含量低，提取困难；结构复杂，难以化学合成等缺点。这在一定程度上阻碍了中医药行业发展，急需一种新方法有效替代植物提取，为中医药发展提供新路径。
》》秉承“国粹”
生物合成破瓶颈
“随着国家将中医药发展提升至战略高度，中医药行业迎来更多发展机会。中医药的强大功效进一步体现。科研证明，许多中药对新冠肺炎、肿瘤等疾病都有良好的治疗效果。”团队成员肖彤说，在调查中发现，许多植物天然产物一直作为药物、保健品及化妆品的重要来源，如青蒿素、麻黄素、紫杉醇等药效显著的药物，均属于植物源药物。另外，植物天然产物在农药、兽药及其他与人类生活密切相关的工农业生产领域中也具有广泛的需求与应用，“但大部分中药通过植物提取的方式获得，弊端明显，在一定程度上阻碍中医药行业发展。”
一系列努力下，该团队利用生物酶技术成功合成中药活性成分4-HPAA（4-羟基苯乙醛）。记者了解到，团队首创的生物酶合成法制备的4-HPAA是一种天然芳香醛,是部分中草药中的活性物质之一，同时作为其他高附加值中草药活性物质合成的关键必需前体，具有极其广阔的市场前景和应用价值。团队成员陶美君介绍，4-HPAA作为天然药物活性成分，能够保持成分自然性和生物活性，易吸收，并且毒副作用小。该项目也得到了中国氨基酸技术服务中心副秘书长徐庆阳教授的高度评价和推荐。
》》研究成果将推动
我国中草药现代化和国际化进程
三年来，这支由10名大学生组成的年轻团队，宵衣旰食、夜以继日地忙碌在实验室内，花费无数日夜，历经重重困难，经过3000余次实验，5000余次实践，并进行了上万条信息数据筛选。“通过筛选出对酪胺具备底物特异性且催化活力高的伯胺氧化酶，进行工程表达，构建伯胺氧化酶工程细胞，使得酶活进一步提升。”团队指导教师冯志彬说，但在实践过程中反应的副产物过氧化氢酶容易导致伯胺氧化酶失活，他们便又寻找过氧化氢酶的表达基因，进行双酶单细胞共表达，消除了过氧化氢对酶的毒害，最终实现4-HPAA的高效合成。
据了解，“酶”中“补”足—生物合成4-HPAA全球领跑者创业团队发展路径主要分为三个阶段,目前团队已经完成前两个阶段，并已与山东阳成生物科技有限公司达成原料供应协议将共同完成中试，计划以150元/kg购买原料，以2000元/kg售卖，于2023年成立烟台益瑞生物科技有限公司，公司注册资本500万元。公司前期以卖产品为主，稳定后将向基础分子工具酶方向发展。团队的商业模式分为主营业务和其他业务并运用多元化的盈利模式，以保持长久竞争力。
团队指导教师冯志彬说，团队利用合成生物学技术，带动4-HPAA下游中草药活性成分的发展，为中草药活性成分的生物酶法制备提供成熟完备的工艺路线，将极大推动我国中草药现代化和国际化进程。
目前，他们构建的全球首个底物特异性的大肠杆菌菌株已经入库中国微生物菌种保藏中心，获得1项发明专利、1项实用新型专利、1项软件著作权、1份菌种入库证明、5份原料供应合同、10份意向订单、1份中试协议，发表1篇高水平论文。
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