近日，《廣州市加快建設(shè)先進制造業(yè)強市規(guī)劃（2024—2035年）》發(fā)布，提出打造全國一流的生物制造產(chǎn)業(yè)高地。如今，廣州科學家和科技企業(yè)正利用合成生物學等前沿技術(shù)，將細菌、真菌等微生物用于生物制造——選育出特殊的益生菌，用于降低嘌呤預防痛風，產(chǎn)品即將上市；利用微生物在發(fā)酵罐內(nèi)種出“人造肉”，即將在本季度投產(chǎn)。還有科研機構(gòu)保存16萬株食品安全、食藥用菌、健康功能微生物等菌種，研發(fā)出新品種靈芝，并在全國推廣。

讓我們一起看看廣州科學家如何把微生物玩出花，讓我們的生活更美好。

預防痛風誘變益生菌降解嘌呤

廣東少和生物科技有限公司創(chuàng)始人魏韜博士透露，目前，公司有多條管線即將落地，其中一款非常接近上市的產(chǎn)品是降解嘌呤的二代益生菌。

“遇事不決，量子力學；功效不明，腸道菌群。”魏韜說道，“以往，大家一談到益生菌都會覺得它功效不明顯。在我看來，天然的益生菌要實現(xiàn)大家期望的功效，首先要經(jīng)過科學的篩選，先找到本身就具有降解嘌呤功能的益生菌，再對這類益生菌進行誘變育種，從而篩選到嘌呤降解能力特別強的菌?！?/p>

誘變育種是通過輻射等干預方式，獲得新品種的重要方法，太空育種就是誘變育種的一種重要方式?！芭c初代菌相比，二代益生菌可大幅提升與腸道內(nèi)嘌呤反應的效率，生成無法被腸道吸收的物質(zhì)，并排出體外。”魏韜介紹，實驗數(shù)據(jù)表明，這類通過誘變育種產(chǎn)生的二代益生菌，對降低血尿酸水平有顯著效果，“它可以讓人體內(nèi)的血尿酸含量在14天的時間內(nèi)穩(wěn)定下降30%以上，與市場上大部分的初代菌相比，其降嘌呤的效率優(yōu)勢明顯。”

目前，魏韜團隊正在積累三代菌的管線技術(shù)，“三代菌將比二代菌有更好的降血尿酸效果。我們利用了Alphafold等多種蛋白結(jié)構(gòu)分析以及基因組規(guī)模代謝模型等AI工具，使用多策略的合成生物學改造方案，定向?qū)σ嫔M行多重編輯改造，讓工程菌的降嘌呤效果能夠快速提高?！?/p>

編輯基因為罕見病治療提供新選擇

除了治療高尿酸血癥，魏韜還在研究通過基因編輯和合成生物學辦法，將益生菌改造為治療罕見病的新藥。

“我們主要針對甲基丙二酸血癥這種罕見病——由于基因缺陷，患者體內(nèi)無法像正常人那樣生成可轉(zhuǎn)化降解甲基丙二酸的酶?！蔽喉w解釋，甲基丙二酸血癥對兒童的傷害很大，患者的大腦和肝臟長期受到有機酸侵蝕，腸道內(nèi)的甲基丙二酸水平更是正常人的10倍，會導致患兒出現(xiàn)嚴重的智力低下和發(fā)育異常?！拔覀兘衲陮ψ灾鏖_發(fā)的檢測試劑盒申報批文。但即使獲得明確診斷，目前的治療方法也只能針對某幾個相對輕癥的基因突變型進行維生素的補充治療，效果并不理想?！?/p>

對此，魏韜的想法是——開發(fā)“基因工程菌”，生成特有的酶制劑或益生菌劑，中和降解患者體內(nèi)的甲基丙二酸。

“這個方案也是利用益生菌進行基因編輯等合成生物學改造?！蔽喉w介紹，團隊會利用已建成的生物元件庫，用多種AI工具篩選出催化降解甲基丙二酸能力最強的酶及配套元件，“我們的AI工具可以百秒級的速度篩選出最強的酶基因，并直接導出催化能力從強到弱的排序表格?！?/p>

少和生物工作人員正在利用AI工具研發(fā)新的生物制造產(chǎn)品 來源：廣州日報新花城

此后，團隊會按照AI分析的結(jié)果，驗證其催化降解甲基丙二酸的能力，“目前這些AI工具的準確度能達到80%左右。經(jīng)過驗證，我們獲得多種可以降解甲基丙二酸的酶制劑?！?/p>

團隊還會對這些酶進行修飾改造，以進一步提升它催化甲基丙二酸的能力，實現(xiàn)酶的定向進化?！拔覀儠C合利用多種AI工具，完成酶蛋白與甲基丙二酸等分子的虛擬對接和動力學模擬，得到優(yōu)化方案。這些AI工具的引入，大幅度減少了我們生化實驗的工作量，讓我們得以很快地完成多輪的定點改造，大幅度提高了酶蛋白的降解效率?！?/p>

菌絲造肉新資源食品走向餐桌

在“大食物觀”的政策指引下，廣州的生物制造企業(yè)開啟了向微生物要熱量、要蛋白，多途徑開發(fā)食物資源的嘗試。2024年，蘑米（廣州）生物科技有限公司利用自主研發(fā)的鐮刀菌生產(chǎn)“菌肉”。根據(jù)測算，養(yǎng)殖一頭牛需要數(shù)年，而發(fā)酵罐“產(chǎn)出一頭牛的蛋白”僅需一天。年產(chǎn)2萬噸的菌絲蛋白工廠，其占地面積不超過5000平方米，在土地、水資源的利用上，比傳統(tǒng)畜牧業(yè)減少90%以上，二氧化碳排放減少90%以上。

南沙菌肉廠的發(fā)酵罐 來源：廣州日報新花城

近日，蘑米生物首席運營官田靈芝博士透露，公司與南沙本地企業(yè)廣州雙橋股份有限公司合資成立了菌絲蛋白工廠“蘑力工場”，利用雙橋的淀粉糖作為發(fā)酵原料，實現(xiàn)高效產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，加快微生物蛋白產(chǎn)業(yè)化進程，其首期年產(chǎn)2000噸的菌絲蛋白工廠已落戶廣州南沙。“‘蘑力工場’各方面已準備就緒，預計今年一季度即可正式投產(chǎn)?！碧镬`芝介紹道。

微生物菌株資源庫藏量超16萬株

支撐微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近日，廣東省農(nóng)作物品種審定委員會審定通過了由廣東省科學院微生物研究所選育的“廣芝3號”靈芝。該品種成為廣東省首個通過官方審定的食用菌新品種，標志著食藥用菌育種技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。此前，我國靈芝產(chǎn)業(yè)長期依賴外來品種，存在退化、病害多等問題。2014年，研發(fā)團隊在安徽自然保護區(qū)發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)野生赤芝菌株，通過復合育種技術(shù)，歷經(jīng)多年馴化、篩選，最終培育出遺傳性狀穩(wěn)定、適合工廠化栽培的“廣芝3號”，目前該品種已在廣東、安徽、陜西等多地示范推廣。

“廣芝3號” 來源：廣州日報新花城

中國工程院院士、廣東省科學院微生物研究所名譽所長吳清平介紹，微生物對人口健康、工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等具有不可替代的作用，多個國家和地區(qū)相繼發(fā)布支持微生物組研究的國家重大計劃，微生物大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各國綜合國力競爭的新戰(zhàn)場。

近年來，吳清平團隊對全國重點地區(qū)的主要市售食品全面系統(tǒng)開展了微生物安全風險識別、全國野生食藥用菌資源挖掘、健康功能微生物開發(fā)利用等研究，“廣芝3號”正是重要成果之一。

團隊還保存了藏量超16萬株的微生物菌株資源庫，建立了中國食源性致病微生物科學、中國野生食藥用菌資源科學、分析微生物資源等大數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了一系列戰(zhàn)略先導技術(shù)，在微生物安全與功能評價、病原微生物防控和健康功能微生物產(chǎn)品開發(fā)方面取得了重大創(chuàng)新成果，有效支撐了我國微生物安全保障和健康產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，提升了我國在微生物安全與健康領(lǐng)域的國際地位及影響力。

廣州合成生物學領(lǐng)域正逐漸升溫

得益于廣州市科技局、廣州市生產(chǎn)力促進中心以及大量行內(nèi)專家學者、企業(yè)單位的支持，2024年7月，廣州合成生物產(chǎn)學研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟正式成立。

擔任該聯(lián)盟秘書長的魏韜介紹，目前整個聯(lián)盟已經(jīng)匯聚16所高校、10家研究機構(gòu)、43家企業(yè)、100多位專家學者及企業(yè)負責人，“聯(lián)盟里甚至還有政府公共政策檢驗、多國小語種、原料合規(guī)備案等方面的專家，可以非常全面地滿足生物制造鏈條中各個環(huán)節(jié)的服務需求?！?/p>

2025年前后，聯(lián)盟先后承辦了六七場重大活動，包括生物制造產(chǎn)業(yè)大會、生物原料大會、廣州國際美妝周等大型活動及多場相關(guān)分論壇。

“目前，廣州的合成生物學領(lǐng)域正逐漸升溫。2024年起，市科技局專門在中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣州賽區(qū)為合成生物學開辟了一條賽道，聯(lián)盟內(nèi)的很多企業(yè)都參賽了。我們營造的圈子正在轉(zhuǎn)動起來，大家的各種資源互動越來越頻繁?！蔽喉w說。

參考來源

廣州日報新花城《科技周刊 | 降尿酸 造“菌肉” 微生物變身產(chǎn)業(yè)尖兵》

https://huacheng.gz-cmc.com/pages/2026/01/28/cb012d3fa4d140969e24eb43a7ed3c57.html

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