近日，记者从浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心获悉，该校连佳长研究员课题组利用毕赤酵母构建细胞工厂，从头合成了一线抗癌药物长春碱的主要原料——长春质碱。相关成果发表于《自然·合成》。
以长春质碱和文多灵为原料合成的长春碱，其结构高度复杂，难以大规模制备，需要从新鲜长春花枝叶中萃取获得。一般来说，提取1克的长春碱需要2000公斤以上长春花的干叶子。近年来，随着长春质碱和文多灵生物合成途径的解析以及合成生物学的进一步发展，从头开始合成长春碱逐渐成为可能。
“从头合成长春碱就好比自己买来水泥、石灰、瓷砖等装修材料，从头开始对房屋进行装修。”连佳长介绍，课题组选用毕赤酵母作为底盘细胞，将各种模块引入毕赤酵母这一底盘细胞中进行合成。此次研究中，课题组通过构建CRISPR体系、选择稳定的整合位点、重构细胞代谢以及优化发酵工艺等举措，创建了能够高效合成长春质碱的毕赤酵母细胞工厂，将长春花中的相关基因全部引入毕赤酵母基因组中，重构了长春质碱的生物合成途径。
论文第一作者、浙大杭州国际科创中心博士高炬灿表示，毕赤酵母属于非模式酵母，让它成为底盘细胞，合成新物质并不容易。模式酵母好比标准毛坯房，便于装修；而非模式酵母就像是奇葩户型，在正式装修前还需要进行相关改造，不然就很难添加任何物质进行合成。
此次研究在非模式酵母中合成复杂的天然产物，不仅为高效合成长春质碱提供了新思路，也表明毕赤酵母细胞工厂可以利用简单碳源，合成生物碱等植物天然产物。