研究人员改造大肠杆菌以量产前景广阔的药物化合物
生物工程改造的大肠杆菌（E. coli）现在能够生产一类具有抗癌、抗HIV、抗糖尿病和抗炎活性的化合物。神户大学的这项成就是理性设计策略的结果，该策略为药物候选物的工业化生产提供了一个平台。
植物产生许多具有 promising 药理活性的物质。例如，杜鹃花属（Rhododendron）物种产生一类化合物，称为衣康酸（orsellinic acid）衍生的倍半萜类化合物（meroterpenoids），具有显著的抗癌、抗HIV、抗糖尿病和抗炎活性。然而，尽管它们在药理研究中很有吸引力，但其天然来源使生产和供应不可靠且昂贵；先前尝试用微生物生产核心化合物衣康酸的产量均令人失望地低下。神户大学博士生富田郁生（TOMITA Itsuki）表示：“文献中存在许多化合物看似前景广阔，却因供应问题无法充分推进评估或应用研究。我逐渐意识到这不仅是单个化合物的问题，更是天然产物研究整体面临的结构性挑战。”
富田在神户大学生物工程师羽沼智久（HASUNUMA Tomohisa）的团队中工作，该团队专精于理性设计微生物（如大肠杆菌 Escherichia coli），用于生产广泛化合物。通过结合引入来自植物、真菌和细菌的适当基因、分析生物体代谢以及优化培养条件，他们着手创建首个基于大肠杆菌的生产平台，以实现这些化合物的工业化规模生产。
在《代谢工程》（Metabolic Engineering）期刊上，神户大学生物工程师们报告称，他们实现了每升202毫克衣康酸的产量，比先前报道的微生物生产方法提高40倍。这不仅是有史以来最高的产量水平，也是首次在大肠杆菌中生产该核心化合物。作为该研究第一作者的富田表示：“我们在大肠杆菌中重现了复杂的真核生物合成途径——这曾被认为难以实现——是一项重大成就。”
此外，该团队还引入了来自杜鹃花的另一个基因，完成了药理相关化合物的生物合成。作为药物类别的代表，神户大学团队选择了格里弗酸（grifolic acid），该化合物以其强效抗癌和镇痛特性而闻名。尽管经工程改造的细菌能成功生产目标化合物，但产量较低；羽沼团队承认需进一步优化生产过程，并已识别出未来研究中需解决的潜在瓶颈。
但该团队的目标远不止于此。羽沼解释道：“短期内，本研究建立的平台可立即应用于相关化合物及其衍生物的生产和评估。然而，此处采用的理性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。”
参考文献： Tomita I, Bamba T, Yoshida T, 等. 大肠杆菌中衣康酸衍生的倍半萜类化合物生物合成平台. Metab Eng. 2026;94:231-240. doi: 10.1016/j.ymben.2025.12.008
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