罗小舟（左）和基斯林在实验室。

2017年9月，基斯林与中科院深圳先进院合作建立合成生物学实验室，致力于推动合成生物学产业化进程。随着新一阶段成果的发布，基斯林团队的科研工作也引起了国内企业的关注。

■本报记者 沈春蕾 通讯员 丁宁宁

正是由于这一研究成果，临床患者所需的大量大麻素可能不再需要辛苦种植大麻类作物，只需在工厂里连续24小时培养合成这种小小微生物，然后提取对应的化学分子就可以了。

大麻素有着重要的临床医用价值。通常情况下，人工需要6个月才能种植和提取出大麻素。日前，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）合成生物化学研究中心主任杰·基斯林（Jay D. Keasling）团队首次在微生物中合成大麻素及其相关衍生物——也就是说，仅仅使用发酵罐，就能合成大麻素。相关研究成果发表于《自然》杂志。

2017年9月，基斯林与深圳先进院合作建立合成生物学实验室，致力于推动合成生物学产业化进程。随着新一阶段成果的发布，基斯林团队的科研工作也引起了国内企业的关注。

3月14日，基斯林团队在深圳先进院与国内某生物技术企业签署协议，双方将投资千万元建立联合实验室。这也是基斯林团队首次在国内与企业开展合作，共同推动合成生物学技术成果高效转化。

精心“酿”制大麻素

大麻在世界范围内的种植和使用已有上千年的历史，人们对其主要活性分子大麻素类化合物中的个别分子已进行部分研究，发现部分大麻素具有有效的药用价值。

虽然大麻素具有临床医用价值，但其提取却存在难度大、操作复杂等难题。基斯林团队成员、加州大学伯克利分校博士后罗小舟（论文第一作者）经过研究，决定利用微生物发酵的方法来大规模制备多种大麻素及其衍生物。

团队在只有8微米直径的小小微生物——酿酒酵母上，植入高产的大麻素基因，再把带着大麻素基因的酿酒酵母放到发酵罐里。“酵母好比一个细胞工厂，可以像酿酒一样酿出大麻素。”基斯林向《中国科学报》解释道。

正是由于这一研究成果，临床患者所需的大量大麻素可能不再需要辛苦种植大麻类作物，只需在工厂里连续24小时培养合成这种小小微生物，然后提取对应的化学分子就可以了。“这项工作对于基础研究和医药学研究均有重要的价值。”北京大学药学院分子与细胞药理系主任刘涛研究员这样评价。

据了解，目前国际上许多国家已经批准将大麻素类药物用于治疗癫痫、免疫性肝炎等部分罕见病。在美国，大麻提取物——大麻二酚（CBD）每年至少造福了一万个家庭。

美国女孩夏洛特，因患有婴儿严重肌阵挛性癫痫综合征（Dravet）而频繁发作癫痫。夏洛特在3岁时癫痫发作次数已达每星期300次，相当于每半个小时就会发作一次。求医无果，夏洛特的父母为她尝试用大麻二酚作为治疗手段。一年后，夏洛特发作次数已控制在每个月4次，基本恢复日常生活。

“传统种植提取技术的局限性以及大麻素本身的药用价值都激发了我的探知欲。”罗小舟说道，“现在很多研究表明不同的大麻素能潜在用于治疗其他的疑难杂症，我们的研究很有意义。”

研以致用是关键

科学突破只是第一步，研以致用才是关键。“与其期待未来，不如创造未来”，这是深圳先进院合成生物学研究所（筹）的建所宗旨。

“合成大麻素只是一项科学探究，未来在中国我们将根据市场需求，将合成生物技术更高效率地投入应用。”作为国际合成生物学领域的先驱，基斯林对于该项研究给予了重要指导，并希望该成果能尽快投入应用。

罗小舟告诉《中国科学报》：“当时我们分析手段有限，基斯林帮助我们协调引入专业分析团队，将原本一个月才能进行一次的分析测试提升到每周一次，极大地缩短了分析测试周期。”

今年元旦，基斯林在深圳先进院合成生物学研究所的实验室正式升级为合成生物化学研究中心。“设立该中心的初衷，就是希望依托基斯林产业化的国际经验，以国内的市场需求和地区战略为导向，做更多有价值的尝试。”深圳先进院合成所（筹）所长刘陈立表示。

合成生物化学研究中心致力于开发新型的合成生物化学理论及方法，利用前沿的合成生物学技术改造自然界（植物、真菌、动物）已存在的天然代谢途径，并引入工程微生物中，基于廉价原料制备有价值的天然或非天然产物。刘陈立说：“我们正在通过授权公司及成立新公司，推动实现天然和非天然产物的商业化。”

“基斯林为实验室建设投入了很大的精力，在他的带领下，每位课题组长每周一小时的汇报、每月一次与每位组员的一对一交流，让整个中心得以全速前进。”合成生物化学研究中心助理研究员汤红婷告诉《中国科学报》。

据介绍，合成生物化学研究中心今年还将新引入十多位国外合成生物学领域专家并建设研究团队，争取在前沿技术研发、成果产业化过程中迸发新活力。

共建“细胞工厂”

“与中国企业的合作让我很期待，希望可以共同推进合成生物学技术在中国的应用。”基斯林表示。此前，基斯林对于青蒿素的研发，变革了中药提取青蒿素的传统手段，是全球合成生物学产业化的最重要案例。

基斯林还在美国通过生物发酵的方法成功生产角鲨烯，并应用到化妆品中，使其达到很好的保湿效果，目前已有产品在美国丝芙兰独家代理销售。他告诉《中国科学报》：“我们成功生产了‘伯克利酿造科学’牌啤酒，实现了啤酒风味的个性化定制。”

深圳先进院党委书记杨建华表示，深圳先进院引入基斯林，并成立合成生物化学研究中心，也是希望通过改造微生物或植物细胞，以生物合成手段生产植物药活性分子。

在深圳先进院推动下，基斯林团队与中国企业合作建设的联合实验室将主要围绕合成生物学、先进生物制造技术等领域的前沿技术研究、新产品开发、技术平台建立及人才培养等多层面进行广泛合作，打造一座“细胞工厂”。

“深圳先进院经过近13年的发展，已经在高新科技成果产出及促进科技与经济密切结合上取得了可喜的成绩。”杨建华期待，这家与企业共建的联合实验室不仅可以产出更多一流的基础研究成果，还可以加速合成生物学的产业化进程。

相关论文信息：DOI:10.1038/s41586-019-0978-9