经过基因工程改造的大肠杆菌现在可以生产一系列具有抗癌、抗HIV、抗糖尿病和抗炎活性的化合物。神户大学的这一成就源于一种合理的设计策略，该策略为药物候选物的工业化生产提供了平台。
植物产生许多具有潜在药理活性的物质。例如，杜鹃花属（Rhododendron）植物产生一类称为衣霉素酸衍生杂萜的化合物，具有显著的抗癌、抗HIV、抗糖尿病和抗炎活性。然而，尽管这些化合物对药理研究很有吸引力，但其天然来源使得生产和供应不可靠且成本高昂，之前尝试用微生物生产核心化合物衣霉素酸的产量都令人失望地低。神户大学博士生富田树（TOMITA Itsuki）表示："文献中有很多化合物看起来很有前景，但由于供应问题，无法在评估或应用研究中充分推进。我开始觉得这不仅是单个化合物的问题，更是整个天然产物研究面临的结构性挑战。"
富田树在神户大学生物工程师春沼智久（HASUNUMA Tomohisa）的团队工作，该团队是微生物合理设计领域的专家，例如为生产广泛化合物而设计肠道细菌大肠杆菌（Escherichia coli）。他们通过引入来自植物、真菌和细菌的适当基因、分析生物体代谢并优化培养条件，着手创建第一个基于广泛应用的大肠杆菌的生产平台，用于这些化合物的工业化规模生产。
在《代谢工程》（Metabolic Engineering）杂志上，神户大学的生物工程师们发表称，他们实现了每升202毫克衣霉素酸的产量，比之前报道的微生物生产提高了40倍。这不仅是有史以来达到的最高生产水平，也是首次在大肠杆菌中生产核心化合物。作为该研究的第一作者，富田树表示："我们在大肠杆菌中重现了复杂的真核生物合成途径，这是一个重大成就，此前这被认为是非常困难的。"
此外，研究小组还引入了一个来自杜鹃花的额外基因，完成了药理相关化合物的生物合成。作为这类药物的代表，神户大学团队选择了格里弗酸（grifolic acid），一种以其强效抗癌和镇痛特性而闻名的化合物。尽管经过工程改造的细菌能够成功生产目标化合物，但产量较低，春沼的团队承认需要进一步优化生产过程。事实上，他们已经确定了未来研究中需要优化的潜在瓶颈。
但该小组的目标远不止于此。春沼解释道："从短期来看，本研究建立的平台可以立即应用于相关化合物及其衍生物的生产和评估。然而，这里采用的合理设计策略是使用大肠杆菌生产各种复杂化合物的基础技术。"
本研究由日本学术振兴会（J-PEAKS项目）和日本科学技术振兴机构（资助号JPMJGX23B4）资助。研究与米尼奥大学和理化学研究所可持续资源科学中心的研究人员合作进行。
神户大学是一所国立大学，其根源可追溯到1902年成立的神户高等商业学校。如今，它是日本领先的综合性研究型大学之一，拥有超过16,000名学生和1,700多名教职员工，分布在11个学院和学校以及15个研究生院。结合社会科学和自然科学，培养具有跨学科视角的领导者，创造知识并促进创新，以应对社会挑战。
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