國(guó)際代謝工程學(xué)會(huì)（IMES）在其官方平臺(tái)（）上重磅宣布，將2023年度國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)（IMES Award）授予中國(guó)學(xué)者、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、化工系教授、合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國(guó)強(qiáng)，以表彰他通過(guò)開(kāi)發(fā)利用嗜鹽菌和“下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB）”對(duì)全球代謝工程領(lǐng)域所做出的卓越貢獻(xiàn)。
國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)由代謝工程領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)組織國(guó)際代謝工程學(xué)會(huì)發(fā)起，每?jī)赡晔谟枰晃辉诖x工程領(lǐng)域做出卓越貢獻(xiàn)的研究人員，并在其和美國(guó)化學(xué)工程師協(xié)會(huì)（AIChE）共同舉辦的國(guó)際代謝工程大會(huì)（Metabolic Engineering Conference）上頒獎(jiǎng)。2023年的第15屆國(guó)際代謝工程大會(huì)將于6月11日至15日在新加坡舉行，屆時(shí)陳國(guó)強(qiáng)教授也將出席大會(huì)，并向全球?qū)W者介紹下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB）在生物制造領(lǐng)域的最新進(jìn)展。
IMES在官方網(wǎng)站上的展示
陳國(guó)強(qiáng)教授成為首位獲得IMES Award的中國(guó)科學(xué)家
自2000年國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)?wù)筋C發(fā)以來(lái)，獲獎(jiǎng)?wù)呔鶃?lái)自海外，陳國(guó)強(qiáng)是首位獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的中國(guó)科學(xué)家。此前獲得國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)的科學(xué)家包括生物化學(xué)工程先驅(qū)James E. Bailey、合成生物學(xué)領(lǐng)域權(quán)威Jay Keasling、以及多位美國(guó)工程院院士等頂尖科學(xué)家。
歷屆IMES Award獲獎(jiǎng)?wù)?/p>
國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)主席Sang Yup Lee教授表示：陳國(guó)強(qiáng)教授一直致力用合成生物學(xué)的方式對(duì)嗜鹽菌進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，以進(jìn)行生產(chǎn)多種PHA和其他小分子化合物，對(duì)代謝工程領(lǐng)域做出了突出的貢獻(xiàn)。目前，工程極端微生物和'下一代工業(yè)生物技術(shù)’的概念已被廣泛采用并應(yīng)用于化合物的開(kāi)放生產(chǎn)，陳國(guó)強(qiáng)教授獲得國(guó)際代謝工程獎(jiǎng)實(shí)至名歸。
陳國(guó)強(qiáng)教授長(zhǎng)期從事“生物合成PHA材料及其下一代工業(yè)生物技術(shù)”的研究，他在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊如 Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Science、Advanced Materials、Advanced Science、Nucleic Acids Research、Nature Communications、Trends in Biotechnology、Biomaterials、Metabolic Engineering 和 Current Opinions in Biotechnology 等上共發(fā)表微生物技術(shù)和生物材料相關(guān)論文380多篇，Web of Sciences記錄論文被引用兩萬(wàn)五千多次（H指數(shù)為77）（Google Scholar引用六萬(wàn)多次，H指數(shù)100）。陳國(guó)強(qiáng)教授已經(jīng)獲得授權(quán)專(zhuān)利50多項(xiàng)，以及50個(gè)公開(kāi)專(zhuān)利。
NGIB將為生物制造領(lǐng)域帶來(lái)顛覆性變革
2005年，陳國(guó)強(qiáng)教授和科研團(tuán)隊(duì)在位于世界最酷熱、最干燥的地區(qū)之一、鹽濃度達(dá)200克/升的中國(guó)新疆艾丁湖篩選出適應(yīng)力最強(qiáng)的工業(yè)微生物菌株——嗜鹽菌Halomonas，利用合成生物學(xué)和代謝工程學(xué)方法，通過(guò)DBTL（設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測(cè)試-學(xué)習(xí)）體系重新編輯嗜鹽菌的基因，改造出適應(yīng)能力更強(qiáng)、生長(zhǎng)速度更快的菌株，成功開(kāi)發(fā)了下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB），覆蓋了理論、模型、分子操作、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)技術(shù)、中試技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，以及部分產(chǎn)品的應(yīng)用等。
相比于利用傳統(tǒng)微生物底盤(pán)的工業(yè)生物技術(shù)（CIB），如大腸桿菌等，基于嗜鹽菌的NGIB無(wú)需滅菌，生產(chǎn)過(guò)程可以開(kāi)放和連續(xù)化，降低了能源和淡水消耗，并且降低了生物制造的復(fù)雜性和設(shè)備的制造成本，使生物制造產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)性得到增強(qiáng)。陳國(guó)強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，NGIB能夠?qū)鹘y(tǒng)生物制造的能耗降低50%以上，并大幅提高生產(chǎn)效率。
合成生物學(xué)企業(yè)微構(gòu)工場(chǎng)、微琪生物、安琪酵母、麥得發(fā)、中糧生化等已應(yīng)用最新的NGIB技術(shù)，進(jìn)行規(guī)?；镏圃?。
陳國(guó)強(qiáng)教授前期利用傳統(tǒng)的微生物底盤(pán)對(duì)PHA材料進(jìn)行過(guò)大規(guī)模的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)了染菌問(wèn)題很難解決，進(jìn)而對(duì)嗜鹽菌進(jìn)行多年年的代謝工程以及合成生物學(xué)改造，以令其更適用于大規(guī)模生物制造。包括重構(gòu)Halomonas底盤(pán)細(xì)胞底物代謝途徑，使能利用多種底物，啟動(dòng)子工程和血紅蛋白的配置以及新型發(fā)轉(zhuǎn)攪拌發(fā)酵罐，使利用氧氣效率大幅提升；重編群體效應(yīng)代謝通路、形態(tài)學(xué)工程，改變變細(xì)菌的生長(zhǎng)方式、改造嗜鹽菌的表面電荷，使細(xì)菌自凝絮，有利于連續(xù)發(fā)酵和菌分離；開(kāi)放式的發(fā)酵減少了工藝流程和設(shè)備的復(fù)雜性等，目前該菌株已連續(xù)超過(guò)20代迭代。
合成生物學(xué)改造的嗜鹽菌體系，也成功實(shí)現(xiàn)了各種生物及化學(xué)品的成功生產(chǎn)，括PHB、P34HB、P34HBHV、PHBHHX、PHB5HV、P3HP3HB等多種PHA材料，此外，還可用于生產(chǎn)戊二胺、四氫密呢、肌醇、氨基酸、3-輕基丙酸等產(chǎn)品。目前獲得的各種PHA材料正在開(kāi)發(fā)用于醫(yī)療組織工程、功能材料、薄膜、纖維以及3D打印。PHA材料的降解產(chǎn)物3-輕基丁酸及其衍生物也用于研究治療骨質(zhì)疏松和老年癡呆等。
不僅如此，在非糧碳源的利用上，陳國(guó)強(qiáng)教授也屢屢斬獲突破。經(jīng)過(guò)改造后的嗜鹽細(xì)菌，還可以利用秸稈糖、餐廚廢料、廢糖蜜、廢工業(yè)乙酸等原料，來(lái)合成PHA材料，為農(nóng)業(yè)廢棄秸稈的高值利用儲(chǔ)備了先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非糧碳源生產(chǎn)。
目前，陳國(guó)強(qiáng)教授開(kāi)發(fā)的技術(shù)已經(jīng)在合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)中得以應(yīng)用，《人民日?qǐng)?bào)》曾評(píng)價(jià)：“在合成生物學(xué)和'下一代工業(yè)生物技術(shù)’制造PHA生物塑料的道路上，陳國(guó)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)使我國(guó)處于世界領(lǐng)先的水平?！?/p>
