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當人參皂苷遇見合成生物 | Foodaily每日食品

當人參皂苷遇見合成生物

食研彙FTA
2022.12.15
合he成cheng生sheng物wu學xue被bei譽yu為wei改gai變bian人ren類lei未wei來lai的de關guan鍵jian性xing技ji術shu之zhi一yi。天tian然ran化hua合he物wu開kai發fa方fang麵mian,中zhong國guo科ke學xue界jie在zai實shi驗yan室shi層ceng麵mian已yi積ji累lei了le許xu多duo學xue術shu進jin展zhan,正zheng逐zhu步bu走zou向xiang產chan業ye化hua。

文: Truman

來源: 食研彙FTA(ID:FTA_21FOOD)


12月初,合成生物界又迎來了一記重磅投融資大事件,此次的主角是生合萬物(蘇州)生物科技有限公司(以下簡稱:生合萬物),一家以合成生物學為基礎,以人參皂苷為代表產品,為藥物、化妝品和功能性食品等領域提供高品質原料的生物科技企業。


據悉,生合萬物的Pre-A輪融資達數千萬,由毅達資本領投,中科天使、簡樸資本跟投。募集資金將用於符合GMP規範的天然產物生物製造示範線的建設及產品的應用研發。業界紛紛表示,這是繼11月登陸港交所主板上市的巨子生物之後,又一家合成生物界的新星。


首次遞表到上市僅僅用了6個月的巨子生物,雖然被冠以“重組膠原蛋白第一股”的稱號,但其在人參皂苷的賽道上也是頗具“野心”。據悉,除了現有的1條重組膠原蛋白生產線、11條功效性護膚品生產線、6條醫用敷料生產線之外,巨子生物還擁有1條稀有人參皂苷生產線和2條保健食品生產線,其中人參皂苷年產能可達到630公斤。


IPO之後的巨子生物,毫不掩飾地對外表示,將把人參皂苷視為未來的“王牌”,並為此擴充產能,計劃在2024年下半年,實現稀有人參皂苷產能267.8噸/年,相當於現有產能的425倍。


而“融資新星”生合萬物,現有產品線覆蓋多種人參皂苷單體等天然化合物,包括人參皂苷CK、Rg3、Rh1、Rh2、F1、Rg2和三七皂苷R1、R2等稀有成分。生合萬物表示,公司可以實現人參皂苷的各種單體成分的高產率、高純度、低成本的生產,以純度為例,公司的人參皂苷的純度超過99.5%,處於行業領先水平。此外,生合萬物另一大優勢是——天然化合物途徑解析、設計、重構和定向異源合成的生物技術平台。基於此平台,其研發團隊解析了稀有人參皂苷、三七皂苷(R1、R2、U)和絞股藍皂苷(XIII、XVII、LXXV)等20+種三萜皂苷的合成途徑。


01

合成生物學,加速“人參自由”


作為地球上最古老的孑遺植物之一,人參的應用曆史悠久,如今也滲透在生活的方方麵麵,從糖果、飲品,到洗護用品。人參的主要活性成分是人參皂苷,此外還含有糖類、氨基酸、維生素、蛋白質、多肽、有機酸等物質。研究表明,人參皂苷的藥理學活性主要表現在抗疲勞、延緩衰老、增強免疫力、保護心腦血管係統方麵,而稀有人參皂苷在諸多方麵效果更加顯著。然而,傳統的人參皂苷提取方法產量低、周期長、生產成本高,目前,利用人工栽培人參、西洋參生產的人參皂苷類化合物產量也遠不能滿足市場需求。


值zhi得de注zhu意yi的de是shi,巨ju子zi生sheng物wu在zai開kai發fa稀xi有you人ren參can皂zao苷gan方fang麵mian已yi經jing取qu得de重zhong要yao突tu破po。據ju悉xi,發fa酵jiao過guo程cheng是shi提ti取qu稀xi有you人ren參can皂zao苷gan的de關guan鍵jian製zhi造zao步bu驟zhou之zhi一yi,巨ju子zi生sheng物wu早zao在zai2012年nian就jiu投tou身shen稀xi有you人ren參can皂zao苷gan的de研yan發fa,將jiang合he成cheng生sheng物wu學xue技ji術shu應ying用yong於yu發fa酵jiao過guo程cheng,利li用yong基ji因yin工gong程cheng酶mei及ji微wei生sheng物wu菌jun種zhong提ti取qu所suo需xu的de稀xi有you人ren參can皂zao苷gan,另ling一yi方fang麵mian,巨ju子zi生sheng物wu還hai計ji劃hua利li用yong基ji因yin工gong程cheng菌jun種zhong合he成cheng稀xi有you人ren參can皂zao苷gan,整zheng個ge過guo程cheng中zhong無wu需xu加jia入ru任ren何he原yuan型xing人ren參can皂zao苷gan。借助一係列的研發專利,稀有人參皂苷生物轉化效率低、易失活等問題得到了有效解決,國內植物化合物規模量產攻關取得了成果,目前,五種高純度稀有人參皂苷——Rk3、Rh4、Rk1、Rg5 及 CK均在巨子生物實現了百公斤級規模量產。


圖源:巨子生物


另一邊,由分子微生物學家趙國屏院士、youjihuaxuejiayuejianminyuanshishuangyuanshigongjiandeshenghewanwu,yongyoutianranhuahewulingyuqianyanjishuyijichanyehuajingyan,zhengzaitongguojishuyoushixiangshichanggongyingdalianggaopinzhi、價格合理的天然化合物單體,尤其是針對稀有人參皂苷和淫羊藿素等天然化合物,生合萬物已形成從“生物合成路線探索、合成元件挖掘表征、細胞工廠One-Pot合成”,到“元件途徑優化和產物產量提高”的合成生物學創新鏈。


02

“王牌”人參皂苷為什麼如此受重視


眾所周知,免疫力是人體重要的防禦機製,在外界出現威脅人體健康的細菌、病(bing)毒(du)等(deng)物(wu)質(zhi)時(shi),人(ren)體(ti)的(de)免(mian)疫(yi)係(xi)統(tong)會(hui)主(zhu)動(dong)保(bao)護(hu)機(ji)體(ti)健(jian)康(kang)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),人(ren)參(can)皂(zao)苷(gan)具(ju)有(you)增(zeng)強(qiang)免(mian)疫(yi)力(li)的(de)作(zuo)用(yong),而(er)人(ren)參(can)皂(zao)苷(gan)產(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費(fei)者(zhe)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)於(yu)傳(chuan)統(tong)醫(yi)藥(yao)文(wen)化(hua)及(ji)應(ying)用(yong)較(jiao)為(wei)普(pu)及(ji)的(de)亞(ya)洲(zhou)國(guo)家(jia),中(zhong)國(guo)則(ze)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)最(zui)大(da)的(de)基(ji)於(yu)稀(xi)有(you)人(ren)參(can)皂(zao)苷(gan)技(ji)術(shu)的(de)功(gong)能(neng)性(xing)食(shi)品(pin)市(shi)場(chang)。


回顧人參皂苷的科研史,可以看到其正快速從臨床走向實踐。


  • 1962-1965年,日本天然藥物化學家柴田首先鑒定各種人參皂苷的結構;
  • 1963年,人參皂苷首次被分離;
  • 1968-1984年,全球各先進國家開始研究人參皂苷的生產與抗癌學術研究,其中,日本天然藥物化學家北川勳等從紅參中發現人參皂苷Rh2(ginsenoside-Rh2)對小鼠的肺癌細胞、大鼠的Morris肝癌細胞、小鼠的B16黑色素瘤細胞的增殖具有較明顯的特異性抑瘤作用,開啟了人們對人參中的稀有皂苷研究的新篇章;
  • 1985年,日本 Odashima,S.發表人參皂苷可抑製肝癌細胞生長;
  • 1987年,韓國Yun,T.K.發表人參對各種癌症有預防作用;
  • 1998年,Akao,T.與Kobashi,K.發現人參皂苷CK是人參二醇型皂苷在體內的主要抗癌代謝產物;
  • 2000年,中國大陸開發人參皂苷成為國家第一類抗癌新藥——人參皂苷Rg3;
  • 2002年,中國台灣第一代含人參皂苷保健食品完成動物實驗與人體臨床觀察;
  • 2006年,人參皂苷Rh2在中國被研發成保健品上市;
  • 2016年,一種新型的人參皂苷產品從加拿大進口國內,同時,研究發現,多種人參皂苷組合在一起產生的功效比單獨一種人參皂苷更強;
  • 2017年,金英花教授帶領的課題組闡明了人參皂苷Rh2(20S—G—Rh2)通過靶向結合等方式抑製腫瘤生長和解除腫瘤耐藥性的分子機製;
  • 2021年nian,中zhong國guo科ke學xue院yuan分fen子zi植zhi物wu科ke學xue卓zhuo越yue創chuang新xin中zhong心xin合he成cheng生sheng物wu學xue重zhong點dian實shi驗yan室shi周zhou誌zhi華hua研yan究jiu員yuan團tuan隊dui在zai人ren參can和he三san七qi皂zao苷gan生sheng物wu合he成cheng研yan究jiu中zhong接jie連lian取qu得de突tu破po,並bing通tong過guo創chuang建jian酵jiao母mu細xi胞bao工gong廠chang實shi現xian了le人ren參can皂zao苷ganRg1、三七皂苷R1與R2的從頭生物合成,產量均達到1g/L以上;
  • 2022年,由浙江亞克藥業有限公司牽頭申報的《保健食品原料 稀有人參皂苷Rh2》團體標準,經浙江省健康產品化妝品行業協會組織專家立項評審,所申報的團體標準符合立項條件,並批準以《人參提取物 稀有人參皂苷Rh2》團體標準立項。


03

合成生物,未來生產生活顛覆者


業內人士預判,未來60%dechanpindouketongguohechengshengwushengchanzhizao,hechengshengwuxuejiangduichuantongshengchanfangshichanshengdianfuxingdebiange。judadefazhanqianjingheshichangqianli,ranghechengshengwuchengweizibenqinglaidejiaodian。


國際市場上,SynbioBeta數據顯示,2020年,合成生物領域融資總額為78億美元,2021年,行業融資總額則達到180億美元。另外,華經產業研究院預計,2020至2025年,全球合成生物市場規模將保持22.5%的高年均複合增速,至2025年突破200億美元。


2020年9月,國家發展和改革委員會等四部門聯合印發了《關於擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》,支持包括建設合成生物技術創新中心在內的各項細則,促進生物技術大力發展。


資本和政策的加持,並不是合成生物擁抱“蔚然成風”之勢的根本原因,其核心還是源於合成生物學在降本增效、成分創新上的能耐。首先,合成生物學提供了一種用細胞工廠、工程生物技術獲得原料的方式,有望大大縮短原料的產率成本、時間周期。其次,合成生物學提供的是現有化學合成或者合成手段無法提供的物質,可以產生新的物質、新的成分或者新的結構,進而引發新的研發和產品。


未來農產品合成生物製造,圖源:《合成生物學》


除了人參皂苷等天然產物合成生物方麵的進展,未來,我們或許還能看到植物肉、蛋、乳等農產品合成生物製造的落地。屆時,越來越多農產品將告別激素、抗生素等農殘,基於合成生物這顆“新型技術種子”的無過敏源、營養更均衡、更低價,且溫室氣體排放更少的農產品將走進千家萬戶。


參考來源:
1、張樂,宋鳳瑞,王琦,人參稀有皂苷的研究,長春中醫藥大學學報,2010年4月,第26卷第2期。P.275-276。

2、於兆慧,人參稀有皂苷Compound K的酶法製備及其混合膠束的研究,南京中醫藥大學碩士論文(2015)。

3、吳鳳英,糖苷酶轉化人參皂苷的研究,華南農業大學碩士論文(2017).

4、王青. 人參皂苷Rg3的抗腫瘤作用及其機製研究[J]. 黑龍江醫藥, 2014,2(27):296-300.

5、劉發貴. 人參稀有皂苷脂肪酸修飾及其生物活性研究[D]. 吉林農業大學, 2011.

6、王鐵生. 中國人參[M]. 天津: 天津科學技術出版社, 2001.

7、陳業高, 黃榮, 桂世鴻. 三七葉昔製備抗癌活性成分20(R)一人參皂苷Rh2和人參皂苷 Rg3[J]. 化學研究與應用, 2004,16(1):69-70.

8、吳彥君. 人參皂苷-Re 堿降解產物的成分研究[D]. 吉林大學, 2008.

9、張洋婷, 郗豔麗, 白春燕, 等. 人參皂苷體外轉化和分析方法的研究進展[J]. 吉林醫藥學院學報, 2015(02):121-124.

10、金炳、李賢、趙珂傑.高麗人參的果膠生物轉化[J].生物與醫藥通報, 2006,29(12):2472-2478.

11、中國玉螺穩定人參皂苷Rb1-水解β-D-葡聚糖苷酶的純化與表征[J].生物偏重研究, 2006(41):1974-1980.


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