元件导入‘泽优1号’,培育出‘泽优2号’,在光照充足的地区,泽泻醇B含量能再提升10%。”
第七回工业转化从块茎提取到细胞工厂
2021年,浙江某中药企业的提取车间里,第一批“泽优1号”泽泻块茎正在进行工业化提取。巨大的提取罐中,乙醇溶液翻滚着,空气中弥漫着泽泻特有的清苦香气。质检人员看着实时监测屏:“泽泻醇B的提取率达92%,比普通原料高18%,杂质含量降低25%。”
传统的泽泻提取工艺需要反复醇沉、层析,才能得到高纯度泽泻醇B,而“泽优1号”因成分稳定、杂质少,提取步骤从6步减至4步,每吨原料的加工成本降低30%。“以前车间一周才能处理10吨原料,现在能处理15吨,还能省下半吨乙醇。”车间主任算了笔环保账,“基因编辑不仅提高效率,还更绿色。”
但团队并未满足于块茎提取。陈雨薇提出:“能不能跳过种植,直接用细胞培养生产泽泻醇B?”2022年,他们建立了“泽优1号”的悬浮细胞系,在生物反应器中培养。通过优化培养基(添加诱导子茉莉酸甲酯),细胞中的泽泻醇B含量达0.12%,是块茎的1.5倍,且培养周期从田间种植的6个月缩短至21天。
“这就是‘细胞工厂’的魅力。”负责细胞培养的研究员说,“我们在反应器里精准控制温度、光照、营养,让细胞只专注于合成三萜,不用消耗能量长根长叶。”这种模式尤其适合高附加值产品生产,目前已用于泽泻醇B标准品的制备,纯度达98%,比块茎提取的标准品成本低40%。
更具突破性的是“合成生物学”尝试。团队将SADS1敲除的调控模块与三萜合成酶基因组合,导入酵母菌中,让酵母“代劳”合成泽泻醇B。虽然目前产量还较低(每升培养液仅15毫克),但为未来“不依赖植物种植”的生产模式打下基础。“就像古人用曲酿酒,我们用基因编辑的微生物‘酿’三萜。”陈雨薇说,这与传统发酵工艺有着跨越时空的呼应。
第八回专利出海欧盟认证与国际认可
2023年,浙江大学收到了来自欧洲专利局的通知:“基于SADS1基因编辑的泽泻三萜高产技术”专利(EPB1)正式获批。这是中国首个获得欧盟认证的中药基因编辑专利,评审报告中写道:“该发明不仅揭示了泽泻药用成分的分子机制,其基因编辑策略对其他药用植物的工业化生产具有重要借鉴意义。”
专利申请过程并非一帆风顺。2021年首次提交时,欧盟评审专家提出质疑:“如何证明SADS1基因的特异性?是否会对生态环境造成风险?”团队逐一回应:通过与近缘物种的基因比对,证明SADS1是泽泻特有的调控因子;提交“泽优1号”的生态安全性数据——其花粉传播能力与野生型无差异,且种子在自然环境中萌发率低于普通泽泻,不存在“基因污染”风险。
更关键的是,他们提供了该技术对中医药标准化的推动证据:采用“泽优1号”生产的泽泻饮片,其“利水渗湿”功效在动物模型中重现性提高40%(以前因原料差异,药效波动较大)。“这让欧盟专家看到,基因编辑不仅能提高产量,更能提升中药的质量稳定性——这是中医药走向国际的关键。”专利代理人说。
专利获批后,德国一家植物药企业主动找上门,希望引进“泽优1号”技术,用于欧洲泽泻(Alisapntago-aquatica)的改良。“欧洲泽泻的三萜含量比中国泽泻低,但药用用途相似。”合作协议中,双方约定共享调控机制研究成果,“这是中医药基因技术的首次‘反向输出’。”陈雨薇说。
国际学术界的认可接踵而至。2024年,《Phytodie》(国际植物医学顶刊)发表专题评论,称该研究“为中药‘功效成分-基因-环境’的关联研究树立了典范”,特别肯定其“将传统道地性经验与现代基因编辑技术结合”的思路。
在国内,“泽优1号”已被纳入《中药饮片质量标准提升工程》,其泽泻醇B含量标准被作为“优质饮片”的标杆。临床应用中,采用该品系的泽泻配方颗粒,在治疗慢性肾病蛋白尿的临床试验中,疗效稳定性显着提升,患者不良反应发生率下降15%。“医生终于不用再跟患者解释‘为什么这次的药效果不一样’了。”参与试验的肾内科医生说。
结语
从浙西湿地的泽泻样本,到实验室里的SADS1基因,再到欧盟专利证书上的技术方案,浙江大学团队的研究,完成了一次中医药现代化的精彩跨越。SADS1