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蹊径另辟可通幽——记上海交大抗生素代谢工程基础研究

[来源:上海科技] [日期:2010-01-09]

  大自然既是残酷的,也不乏温情。自然界有一些致病乃至致命的微生物,人类对它们束手无策;所幸,“一物降一物”,大自然还准备了另一些微生物,能把那些“麻烦制造者”们杀死或者管住。由这些立下大功的微生物制成的一类最著名的药物就叫抗生素,青霉素就是抗生素家族的“老大哥”。

  抗生素虽好,从茫茫“微生物海”中找到它们却不易。统计表明,从微生物中自然筛选出一种抗生素新药的平均时间超过10年。更糟的是,由于自然界递减规律的制约,寻找抗生素之路将越来越不好走。不能靠天吃饭!科学家们想出妙招,借鉴当今生物技术中颇为时髦的“代谢工程”思想,解剖已发现的抗生素的基因图谱,对其进行改造、升级,以设计、生产出新的抗生素。

  由于抗生素在医学、农业等领域的重要作用,抗生素代谢工程成为世界研究热点。上海交通大学生命科技学院邓子新院士研究组已在这个领域耕耘了十多年,以其独树一帜的创新成果,荣获2008年度国家自然科学奖二等奖。

  “基因裁缝”绝活多

  “你的一位同行把我们比作‘基因裁缝’。”邓子新告诉记者,他们对抗生素基因的处理和裁缝改衣服还真有几分相似。通过“切、拼、改、补”这几种手段,把几种具有不同作用的基因的“长处”都吸收过来,设计成“博采众长”的新基因簇,能“创造”出具有特定用途的新抗生素药物。

  “基因裁缝”的这一手很绝。有时候,自然界并没有现成的可用作特定“衣料”的基因,他们就可以采取基因“说服”的办法,让自然界的微生物产生它们“不愿或不能”产生的化合物。打个或许不恰当的比方,现在从自然界直接去找抗生素有点像“大海捞针”,而通过“切、拼、改、补”,“说服”基因找到的抗生素可谓“集成创新”。

  “有所为有所不为”。尽管身怀绝技,邓子新小组并没有四面出击。他们因地制宜,从我国生物资源的研究特色和实际出发,重点研究氨基环醇、聚醚、多烯这三大类抗生素,提出了多个世界公认的抗生素生物合成模型,设计出一系列新药物衍生物,解决了我国开展代谢工程研究的一些“瓶颈”问题,夯实了我国实现新型微生物药物理性研发的分子基础。

  基础研究影响广

  作为我国在代谢工程领域的重要原创贡献,邓子新小组的成果得到国际同行的持续肯定,项目研究中的19篇重要论文均被SCI收录。更值得一提的是,这些生物学基础研究成果已超越生物学领域。比如,完成第一例多烯类抗生素分离后,一位专家在《化学评论》杂志中对此高度评价,认为这项发现改变了以前化学界对聚酮合成的某些传统看法。

  生物技术产业界也对这方面研究表现出浓厚兴趣。邓子新小组率先克隆了井冈霉素(一种抗水稻纹枯病的抗生素)的生物合成基因簇后,不仅被《自然·生物技术》专文报道,被评为2006年度“中国高等学校十大科技进展”,而且引起业界重视,浙江的一家专业生产井冈霉素的厂家从此与上海交大结下全方位产学研合作的“姻缘”。

  “我们的其他成果也引起厂家的关注,东北、内蒙等地的一些抗生素生产商都在与我们合作。”在邓子新看来,这类基础研究的最终目的,就在于提升我国这个抗生素生产大国的抗生素产品创新及生产能力。

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