國際代謝工程學會（IMES）在其官方平臺（）上重磅宣布，將2023年度國際代謝工程獎（IMES Award）授予中國學者、清華大學生命科學學院、化工系教授、合成與系統(tǒng)生物學中心主任陳國強，以表彰他通過開發(fā)利用嗜鹽菌和“下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB）”對全球代謝工程領(lǐng)域所做出的卓越貢獻。
國際代謝工程獎由代謝工程領(lǐng)域的國際權(quán)威學術(shù)組織國際代謝工程學會發(fā)起，每兩年授予一位在代謝工程領(lǐng)域做出卓越貢獻的研究人員，并在其和美國化學工程師協(xié)會（AIChE）共同舉辦的國際代謝工程大會（Metabolic Engineering Conference）上頒獎。2023年的第15屆國際代謝工程大會將于6月11日至15日在新加坡舉行，屆時陳國強教授也將出席大會，并向全球?qū)W者介紹下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB）在生物制造領(lǐng)域的最新進展。
IMES在官方網(wǎng)站上的展示
陳國強教授成為首位獲得IMES Award的中國科學家
自2000年國際代謝工程獎?wù)筋C發(fā)以來，獲獎?wù)呔鶃碜院Ｍ?，陳國強是首位獲得該獎項的中國科學家。此前獲得國際代謝工程獎的科學家包括生物化學工程先驅(qū)James E. Bailey、合成生物學領(lǐng)域權(quán)威Jay Keasling、以及多位美國工程院院士等頂尖科學家。
歷屆IMES Award獲獎?wù)?/p>
國際代謝工程獎評選委員會主席Sang Yup Lee教授表示：陳國強教授一直致力用合成生物學的方式對嗜鹽菌進行研究開發(fā)，以進行生產(chǎn)多種PHA和其他小分子化合物，對代謝工程領(lǐng)域做出了突出的貢獻。目前，工程極端微生物和'下一代工業(yè)生物技術(shù)’的概念已被廣泛采用并應(yīng)用于化合物的開放生產(chǎn)，陳國強教授獲得國際代謝工程獎實至名歸。
陳國強教授長期從事“生物合成PHA材料及其下一代工業(yè)生物技術(shù)”的研究，他在國際學術(shù)期刊如 Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Science、Advanced Materials、Advanced Science、Nucleic Acids Research、Nature Communications、Trends in Biotechnology、Biomaterials、Metabolic Engineering 和 Current Opinions in Biotechnology 等上共發(fā)表微生物技術(shù)和生物材料相關(guān)論文380多篇，Web of Sciences記錄論文被引用兩萬五千多次（H指數(shù)為77）（Google Scholar引用六萬多次，H指數(shù)100）。陳國強教授已經(jīng)獲得授權(quán)專利50多項，以及50個公開專利。
NGIB將為生物制造領(lǐng)域帶來顛覆性變革
2005年，陳國強教授和科研團隊在位于世界最酷熱、最干燥的地區(qū)之一、鹽濃度達200克/升的中國新疆艾丁湖篩選出適應(yīng)力最強的工業(yè)微生物菌株——嗜鹽菌Halomonas，利用合成生物學和代謝工程學方法，通過DBTL（設(shè)計-構(gòu)建-測試-學習）體系重新編輯嗜鹽菌的基因，改造出適應(yīng)能力更強、生長速度更快的菌株，成功開發(fā)了下一代工業(yè)生物技術(shù)（NGIB），覆蓋了理論、模型、分子操作、實驗室培養(yǎng)技術(shù)、中試技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，以及部分產(chǎn)品的應(yīng)用等。
相比于利用傳統(tǒng)微生物底盤的工業(yè)生物技術(shù)（CIB），如大腸桿菌等，基于嗜鹽菌的NGIB無需滅菌，生產(chǎn)過程可以開放和連續(xù)化，降低了能源和淡水消耗，并且降低了生物制造的復雜性和設(shè)備的制造成本，使生物制造產(chǎn)品競爭性得到增強。陳國強教授團隊預(yù)測，NGIB能夠?qū)鹘y(tǒng)生物制造的能耗降低50%以上，并大幅提高生產(chǎn)效率。
合成生物學企業(yè)微構(gòu)工場、微琪生物、安琪酵母、麥得發(fā)、中糧生化等已應(yīng)用最新的NGIB技術(shù)，進行規(guī)?；镏圃?。
陳國強教授前期利用傳統(tǒng)的微生物底盤對PHA材料進行過大規(guī)模的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)了染菌問題很難解決，進而對嗜鹽菌進行多年年的代謝工程以及合成生物學改造，以令其更適用于大規(guī)模生物制造。包括重構(gòu)Halomonas底盤細胞底物代謝途徑，使能利用多種底物，啟動子工程和血紅蛋白的配置以及新型發(fā)轉(zhuǎn)攪拌發(fā)酵罐，使利用氧氣效率大幅提升；重編群體效應(yīng)代謝通路、形態(tài)學工程，改變變細菌的生長方式、改造嗜鹽菌的表面電荷，使細菌自凝絮，有利于連續(xù)發(fā)酵和菌分離；開放式的發(fā)酵減少了工藝流程和設(shè)備的復雜性等，目前該菌株已連續(xù)超過20代迭代。
合成生物學改造的嗜鹽菌體系，也成功實現(xiàn)了各種生物及化學品的成功生產(chǎn)，括PHB、P34HB、P34HBHV、PHBHHX、PHB5HV、P3HP3HB等多種PHA材料，此外，還可用于生產(chǎn)戊二胺、四氫密呢、肌醇、氨基酸、3-輕基丙酸等產(chǎn)品。目前獲得的各種PHA材料正在開發(fā)用于醫(yī)療組織工程、功能材料、薄膜、纖維以及3D打印。PHA材料的降解產(chǎn)物3-輕基丁酸及其衍生物也用于研究治療骨質(zhì)疏松和老年癡呆等。
不僅如此，在非糧碳源的利用上，陳國強教授也屢屢斬獲突破。經(jīng)過改造后的嗜鹽細菌，還可以利用秸稈糖、餐廚廢料、廢糖蜜、廢工業(yè)乙酸等原料，來合成PHA材料，為農(nóng)業(yè)廢棄秸稈的高值利用儲備了先進技術(shù)，實現(xiàn)非糧碳源生產(chǎn)。
目前，陳國強教授開發(fā)的技術(shù)已經(jīng)在合成生物學產(chǎn)業(yè)中得以應(yīng)用，《人民日報》曾評價：“在合成生物學和'下一代工業(yè)生物技術(shù)’制造PHA生物塑料的道路上，陳國強團隊使我國處于世界領(lǐng)先的水平?！?/p>
