工程菌生产罕见和商业有用的化合物

使用先进的发酵技术,工业生物技术启动手生物希望制造味道,香水,和其他产品更环保、更划算,也许在这个过程中创造新产品。麻省理工学院消磨创造了一个低成本的过程工程和复杂的微生物代谢途径借鉴植物,可以产生一个数组的稀有和昂贵的原料用于生产noncaloric饮料、香水、牙膏、洗涤剂、杀虫剂、甚至疗法等产品。此外,重组微生物允许更多的控制在识别和提取化合物代谢途径,这可能导致发现新化合物的原料。

最近,手重新创建一个天然植物的过程中微生物廉价地生产大量的梦寐以求的甜叶菊植物化合物零卡路里的甜味剂,叫瑞米(Reb M),比今天的甜著称的商业选择。在自然界中,只有幅百分比的化合物可以从甜叶菊植物中提取,因此公司提取更丰富更苦的化合物。

手,另一方面,转基因细菌模仿甜叶菊植物的代谢途径。当完成启动的发酵过程中,细菌产生的化合物纯度大于95%。生产新的甜味剂演示了如何手的微生物工程可以用来制造更精致的口味和其他产品的性价比,麻省理工学院的教授格雷戈里·斯迪法诺普洛斯说,谁共同启动和co-invented核心技术与博士后和当前手前CEO Ajikumar Parayil。平均而言,手的过程大约十分之一的成本植物提取物和显著减少土地资源的使用方法。

“如果你把原始化合物从甜叶菊植物,它有金属味。但是如果你隔离代谢途径,找到单个化合物的组件,那么你最终得到的产品最高利益,”斯迪法诺普洛斯说,他作为科学顾问启动。手的商业发酵过程包括工程微生物与植物代谢途径,并将他们与廉价的糖以大型发酵罐。微生物发酵,产生大量的成分,可以提取与商业流程。手计划今年扩大商业水平和销售产品的工业合作伙伴。

另一个产品手的管道是一种罕见的化合物称为nootkatone,葡萄柚中发现一个关键组件是作为环境友好的杀虫剂。目前成本数千美元每公斤通过传统方法生产。但是,生产更便宜和更大的品质,它可能被使用,例如,作为一个环境安全的方式帮助对抗莱姆病,疟疾,zika病毒和其他虫媒病原体。

微生物发酵工程生产某些化合物近年来已变得更加普遍。但是手”的关键过程是工程路径,使其能产生足够数量的这些化合物是商业有趣,斯迪法诺普洛斯说。“拍打基因组成一个产品很好,但这并不是给你一个平台生产经济的东西,”他说。”之间有一个大跳几毫克的复合和几克,这就是你需要让它商业上可行。”

核心技术要追溯到小说斯迪法诺普洛斯和Parayil开始在麻省理工学院工作。在2000年代中期,两位研究人员修改了复杂的在细菌产生的类异戊二烯代谢途径,不同群超过60000分子用于制造许多产品,包括治疗。调整途径为商业目的已经做过的事,“但我们特别关注产品生产的数量,”斯迪法诺普洛斯说。

2010年,斯迪法诺普洛斯、Parayil和其他麻省理工学院的研究人员发表了第一篇论文在科学工作。,他们描述工程微生物代谢途径的17个复杂的中间步骤,可以产生大量的关键中间化合物的抗癌药物,紫杉醇,最初从太平洋紫杉树皮中提取。要做到这一点,研究人员增加了酶和植物基因通路,这有助于促进中间步骤,消除瓶颈,减缓了途径。这样做增加了生产的化合物在传统的微生物工程方法的1000倍。

Parayil说,论文的一个主要特点是利用酶切线性路径为一个独立的网络,不同的模块,可以更容易地控制和修改,这一过程称为多元模块化代谢工程(MMME)。“基本上,核心概念是简化的生物工程,”他说。大约在同一时间,研究人员从一个公司的风味和芳香产业是通过工业联络计划参观麻省理工学院(独立),了解当前的创新。与斯迪法诺普洛斯和Parayil会议后,说服她代表公司基金技术的进一步发展。2012年,两位研究者发起手在剑桥的实验室,以实现该项技术的商业化。

斯迪法诺普洛斯指出,这个最初的工业合作,通过独立工党,因为手的成功的垫脚石。除了资金以外,这位不知名的公司提供的见解关于制造业和其他公司购买新技术的想法。“这是我们的一个竞争优势。我们学到了很多,从一开始就与这个公司合作,”斯迪法诺普洛斯说。

结束,Parayil带来了经营理念麻省理工学院创新团队(i-Teams),从跨学科学生充实战略将实验室技术转化为商业产品,和马丁相信麻省理工学院创业中心,独立工党,和类,如15.366(能源企业),这帮助他改进商业计划和联系客户,等等。“这是独特的体验,展示了如何翻译技术从实验室走向市场,“Parayil说。

今天,手的技术已证实的学术出版物,包括科学和PNAS上。随着MMME,过程包含路径综合蛋白质工程,它使用设计工具,以便快速和高效的酶工程、和综合多元组学分析,一套在代谢途径分析工具发现的瓶颈。

除了削减成本和利用土地资源,技术也代表一个平台”,可以帮助发现新的分子,“Parayil说。在自然界中,例如,从植物中提取的化合物代表了最终产品的长,和许多中间步骤复杂的代谢过程。目前,没有办法发现所有产生的化合物。

然而,手可以监视整个代谢途径和识别、调整,并有可能提取以前未测试在任何阶段产生的化合物。在这一过程中,“你用难以置信的化学物质的数量可能有非常重要的属性,说,制药、口味,和杀虫剂,”斯迪法诺普洛斯说。但不久的将来,他补充道。

今年是“特别批评”手,斯迪法诺普洛斯说。剑桥的初创公司正在扩大生产的商业化甜味剂和其他产品。“如果手展示了在商业规模生产化合物的能力,它将密封的信誉公司领域的有力竞争者生物技术和香味,味道,和甜味剂制造,”他说。

这篇文章被转载材料所提供的麻省理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。