淮海工學院打通海洋生物工具酶產業鏈紀略

作者:盧辰 房耀維 陳曉艷  來源:中國海洋報   發布時間:2019-03-11 09:46:56   [打印本頁] [關閉窗口]

  在現代生命健康產業中,需要大量使用各類生物催化劑(即工具酶)。但長期以來,我國在高性能工具酶研發領域一直落后于國際先進水平。淮海工學院海洋科學與技術優勢學科團隊依托豐富的海洋生物資源和蛋白質研究經驗,打造了一條從基礎研究到產業轉化的海洋生物工具酶完整產業鏈。


  打破技術壁壘 右旋糖苷酶產品領先國際水平

  “我們研發的漱口液能夠去除牙菌斑,防治齲齒,跟市場上常見的不一樣。”在淮海工學院江蘇省海洋生物資源與環境重點實驗室里,實驗室主任王淑軍舉著一瓶剛剛試制出來的漱口液介紹說。

  據悉,口腔致病微生物利用分泌的右旋糖苷等代謝物,使牙菌斑牢固附著在牙釉質表面,很難被牙刷、牙線等物理方法根除。右旋糖苷酶可以將微生物產生的右旋糖苷分解成低黏度的異麥芽糖和異麥芽三糖,從而去除牙菌斑,具備無毒、無耐藥性、不影響口腔微生物平衡等優勢。早在上世紀90年代,歐美就已經開發出含有右旋糖苷酶的口腔護理用品,但迄今為止,國內未有相關產品上市。主要原因在于國內此前生產的右旋糖苷酶都來自陸生霉菌,不僅產酶時間長、穩定性差、生產成本高,還存在霉菌污染等安全隱患。

  針對這種情況,王淑軍團隊決定從海洋微生物中篩選出更安全的右旋糖苷酶。“別人去海邊是旅游,而我們是去挖泥巴。”碩士研究生王德龍笑著說。幾年來,團隊尋遍了國內各個海區,從近海養殖區、潮間帶等各類海域的海水和海泥中采集了大量樣品。最終,從紫菜和海帶養殖區域的海泥中篩選獲得了多種出產右旋糖苷酶的海洋微生物菌株。

  獲得產酶菌株之后,如何低成本制備右旋糖苷酶制劑,就成為接下來制約應用的難題。因為天然海洋微生物只能在海水中培養,不僅成本高,高鹽廢水還會帶來大量污染,所以此前國內外尚無海洋微生物來源的右旋糖苷酶的研究報道。團隊通過多級降鹽復篩,對原始菌株反復誘導馴化,終于獲得可用于口腔保健品的右旋糖苷酶液體制劑。之后,團隊趁熱打鐵,繼續開發出一系列添加海洋右旋糖苷酶的口腔保健品,如漱口液、牙膏、口香糖等。經過有關驗證,他們研制的右旋糖苷酶漱口液對牙頸齲齒的預防效果顯著,抑制率為42%,遠高于國外同類產品。

  突破國外壟斷 快速限制酶數量位居世界第三

  正當王淑軍團隊輕松地測試新型漱口液時,位于同一棟辦公樓15層的江蘇省海洋藥物活性分子篩選重點實驗室里氣氛卻十分嚴肅。正在主持召開每月例行總結會的該實驗室常務副主任許恒皓一再強調:“我們做的是國內同行想了40年卻一直沒有做成的事情,每個環節一定要仔細。”

  限制性內切酶是現代生物技術的關鍵工具酶之一,這類酶像剪刀一樣,能夠從特定的位置切斷DNA,從而使人們可以對DNA進行切割、連接、重新組合等各種操作。從上世紀70年代首個商品化限制酶問世至今,全球限制酶產品的價格和市場一直被美國、立陶宛和日本的3家公司完全壟斷,成為橫亙在我國生物醫學產業發展大潮中的一座巨大冰山。

  許恒皓團隊面臨的第一道關卡,就是國外企業的專利壁壘。由于限制酶具備切割DNA的能力,在工程菌中直接重組表達時,會切割工程菌宿主DNA,導致宿主死亡。因此,最早推出限制性內切酶的美國NEB公司,經過幾十年的積累,已經為這套宿主保護系統構筑了完整的專利體系,使后來者很難突破。

  許恒皓團隊經過反復調研,發現兩種來自海洋螺原體和小球藻病毒的廣譜甲基化酶可以開發成通用型的“防彈衣”,并成功地用它們開發出數十種限制酶。團隊順利試制出第一批限制酶產品后,大家迫不及待地將樣品寄給同行邀請試用,反饋的結果令人振奮不已,性能與國外產品不相上下。目前,已經與企業聯合生產出47種快速限制酶,涵蓋了行業內80%以上的應用,產品數量位居世界第三。

  最令團隊感到欣慰的是,有企業用戶反映,如果全部使用國內自主研發的限制酶,替代進口產品,這部分成本可以降低1/4~1/3,為企業節省上百萬元。

  目前,兩個團隊取得的海洋工具酶研發成果已經申請發明專利12件,獲授權10件,成果轉讓6項。相關產品中試工藝已經成熟,產品銷往全國20余個省市,創造直接經濟效益超千萬元。