合成生物学技术转移中双方确认指标的注意事项

2024-07-16

合成生物学的发展经历了上世纪七十年代的简单基因操作到目前复杂生物系统理性构建的过程。现如今合成生物学的应用已经涵盖生命科学、生物医药、生物能源、生物材料、生物食品等领域，为我们带来无限的可能性。

在实验室里许多的合成生物学项目，备受发酵企业青睐。甚至在政府与产业资金支持下，近几年国内许多合成生物学新公司应运而生。但一项新技术从科研到成果落地的技术转移又是一个漫长、复杂的过程。实验室完成菌株设计后，如何与中试进行交接？合成生物学技术转移中双方确认指标需要注意些什么？笔者想谈谈自己的一些看法。

一、正确看待表观转化率的差异

发酵指标不是线性的，首先，小试摇瓶时菌浓较低其转化率与放大时高密度发酵的表观转化率可能不一致；其次，小试时高浓度、高质量的蛋白胨、酵母粉等，影响表观转化率与真实转化率的误差；再次，从工艺层面，小试与放大时不同的发酵周期，也会导致表观转化率差异大。只有在放大工艺逐步调整稳定后才能得到确定的转化率指标；而刨除培养基与工艺的影响，小试时的表观转化率更多地可作为合成生物学前期DBTL过程中平行筛选时的一个指标而已。

本人接触到的一个项目，放大时高密度发酵其菌浓比摇瓶的高很多，发酵周期也有延长，就有摇瓶不补糖而放大时需要补糖；导致放大时表观转化率比摇瓶最佳时的表观转化率低。经过很多分析，最后确认原因是，当糖消耗较低时酵母粉牛肉粉等影响表观转化率的计算。

二、一个菌株应该对应一套小试发酵工艺

技术转移的过程也是发现与解决一些实际问题的过程，这期间可能涉及到菌株的重新构建。重新构建之后的菌株，应该对应一套新的小试发酵工艺，因为即使相同的底盘，相同的设计策略与框架，稍微变化一个基因，其影响是系统性的。利用分子层面的理论推导，与小试的快速反应实验，对比其消耗与产量，生产曲线与产出效率特性，再次摸索出最佳的小试发酵工艺，再小试指导中试摸索。

本人接触到一个项目，前期菌株发酵产物的能力也到可工业化水平，后期为了再提升产量，更换了菌株中的两个基因。经过很多次摸索，即使是同一底盘菌株，但最佳工艺的温控点就比原来的稍高，深究其原因是需要重新平衡关键酶活性与中间代谢物质及整体能量的平衡。其他如补料等控制也相应地不一样了，到最后两株菌株，各自对应不同的最佳发酵工艺。

三、提取收率应与菌株关联

因为提取收率与工艺路线选择关联度大，而提取工艺路线选择又与菌株特性及发酵液质量关联度大，故此应先稳定菌株与发酵工艺。一般小试时可摸索发酵液的物质成分，主产物与特定杂质的性质，分离可采用的初步路线。在菌株确定后，放大工艺逐步调整稳定后，可再细化丰富其分离单元，完善工艺路线，制得合格产品后得出提取收率。

本人接触到一个项目，一个菌株的产物纯度较高，其提取的工艺就比较简单，固液分离、萃取纯化、蒸馏精馏即可，其收率也相应较高；另一个菌株的产物纯度偏低，相类似物也较高，利用原先的路线得不到合格的样品，需要再次考虑类似物的分离，其分离模块就有所丰富，提取收率就随着下降了。最终导致项目的整个计算模型也有变化。

综上，合成生物学技术转移中双方确认指标时，需正确看待表观转化率的差异；一个菌株应该对应一套小试发酵工艺；提取收率应与菌株关联。

撰稿人 | sdsmliao CPHI制药在线

责任编辑 | 邵丽竹

审核人 | 何发