近日，記者從浙江大學化學工程與生物工程學院、杭州國際科創中心獲悉，該校連佳長研究員課題組利用畢赤酵母構建細胞工廠，從頭合成了一線抗癌藥物長春堿的主要原料——長春質堿。相關成果發表于《自然·合成》。
以長春質堿和文多靈為原料合成的長春堿，其結構高度復雜，難以大規模制備，需要從新鮮長春花枝葉中萃取獲得。一般來說，提取1克的長春堿需要2000公斤以上長春花的干葉子。近年來，隨著長春質堿和文多靈生物合成途徑的解析以及合成生物學的進一步發展，從頭開始合成長春堿逐漸成為可能。
“從頭合成長春堿就好比自己買來水泥、石灰、瓷磚等裝修材料，從頭開始對房屋進行裝修。”連佳長介紹，課題組選用畢赤酵母作為底盤細胞，將各種模塊引入畢赤酵母這一底盤細胞中進行合成。此次研究中，課題組通過構建CRISPR體系、選擇穩定的整合位點、重構細胞代謝以及優化發酵工藝等舉措，創建了能夠高效合成長春質堿的畢赤酵母細胞工廠，將長春花中的相關基因全部引入畢赤酵母基因組中，重構了長春質堿的生物合成途徑。
論文第一作者、浙大杭州國際科創中心博士高炬燦表示，畢赤酵母屬于非模式酵母，讓它成為底盤細胞，合成新物質并不容易。模式酵母好比標準毛坯房，便于裝修；而非模式酵母就像是奇葩戶型，在正式裝修前還需要進行相關改造，不然就很難添加任何物質進行合成。
此次研究在非模式酵母中合成復雜的天然產物，不僅為高效合成長春質堿提供了新思路，也表明畢赤酵母細胞工廠可以利用簡單碳源，合成生物堿等植物天然產物。
