在最近的一項研究中，加州大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家們利用合成生物學的力量，在酵母中生産出了QS-21，這是一種強大的疫苗佐劑，此前只能從智利皂皮樹的樹皮中提取。這一突破不僅降低了生産成本，而且比傳統的提取方法更加環保，避免了從植物中提取化合物所需的許多腐蝕性和有毒化學物質。

QS-21是一種在疫苗中廣泛使用的有效佐劑，它能夠增強免疫系統的反應，尤其對免疫系統尚未完全發育的嬰兒和免疫力逐漸下降的老年人具有重要作用。然而，由于QS-21的生産過程非常複雜，其成本高達數億美元每公斤。

合成QS-21的過程涉及將來自六個生物體的38個不同基因插入到酵母中，構建了迄今爲止移植到任何生物體中的最長生物合成途徑之一。盡管目前基于酵母的過程産量仍然較低，但這一成就預示著可以更廣泛地使用這種最有效的佐劑，並降低疫苗的總體成本。

研究的主要作者、加州大學伯克利分校化學與生物分子工程教授Jay Keasling表示：“在大流行期間，公共衛生官員非常擔心QS-21佐劑的可用性，因爲它只來自一棵樹。從全球健康的角度來看，我們迫切需要這種佐劑的替代來源。”

Keasling的實驗室與英國約翰·英尼斯中心的植物研究員Anne Osbourn緊密合作。Osbourn此前已經闡明了皂皮樹生産天然QS-21所涉及的許多酶促步驟。在過去五年中，隨著Osbourn在煙草植物中發現新的步驟並進行測試，Keasling的實驗室逐漸將這些新基因添加到酵母中以複制合成步驟。

目前，一升發酵的生物工程酵母可以在三天內産生約100微克的QS-21，市場價值約爲200美元。但酵母生物合成是可擴展的。Keasling表示，即使在當前的産量水平上，它也比從植物中生産更便宜。

Keasling希望將過程優化爲大規模生産的計劃留給其他人，但他確實希望能夠調整他引入到酵母中的酶促步驟，以生産出可能比QS-21更有效的QS-21變體。酵母生物合成還允許他嘗試修剪QS-21分子，以查看哪些部分可以在不改變分子效力的情況下被消除。

這項研究不僅展示了合成生物學在疫苗生産中的潛力，而且強調了其在降低疫苗成本和提高疫苗可及性方面的重要性。那麽，您如何看待合成生物學在疫苗開發中的應用？您認爲這項技術將如何影響未來的疫苗生産和全球健康？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討合成生物學如何改變疫苗的未來。

參考資料：DOI： 10.1038/s41586-024-07345-9