在最近的一项研究中，加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们利用合成生物学的力量，在酵母中生产出了QS-21，这是一种强大的疫苗佐剂，此前只能从智利皂皮树的树皮中提取。这一突破不仅降低了生产成本，而且比传统的提取方法更加环保，避免了从植物中提取化合物所需的许多腐蚀性和有毒化学物质。

QS-21是一种在疫苗中广泛使用的有效佐剂，它能够增强免疫系统的反应，尤其对免疫系统尚未完全发育的婴儿和免疫力逐渐下降的老年人具有重要作用。然而，由于QS-21的生产过程非常复杂，其成本高达数亿美元每公斤。

合成QS-21的过程涉及将来自六个生物体的38个不同基因插入到酵母中，构建了迄今为止移植到任何生物体中的最长生物合成途径之一。尽管目前基于酵母的过程产量仍然较低，但这一成就预示着可以更广泛地使用这种最有效的佐剂，并降低疫苗的总体成本。

研究的主要作者、加州大学伯克利分校化学与生物分子工程教授Jay Keasling表示：“在大流行期间，公共卫生官员非常担心QS-21佐剂的可用性，因为它只来自一棵树。从全球健康的角度来看，我们迫切需要这种佐剂的替代来源。”

Keasling的实验室与英国约翰·英尼斯中心的植物研究员Anne Osbourn紧密合作。Osbourn此前已经阐明了皂皮树生产天然QS-21所涉及的许多酶促步骤。在过去五年中，随着Osbourn在烟草植物中发现新的步骤并进行测试，Keasling的实验室逐渐将这些新基因添加到酵母中以复制合成步骤。

目前，一升发酵的生物工程酵母可以在三天内产生约100微克的QS-21，市场价值约为200美元。但酵母生物合成是可扩展的。Keasling表示，即使在当前的产量水平上，它也比从植物中生产更便宜。

Keasling希望将过程优化为大规模生产的计划留给其他人，但他确实希望能够调整他引入到酵母中的酶促步骤，以生产出可能比QS-21更有效的QS-21变体。酵母生物合成还允许他尝试修剪QS-21分子，以查看哪些部分可以在不改变分子效力的情况下被消除。

这项研究不仅展示了合成生物学在疫苗生产中的潜力，而且强调了其在降低疫苗成本和提高疫苗可及性方面的重要性。那么，您如何看待合成生物学在疫苗开发中的应用？您认为这项技术将如何影响未来的疫苗生产和全球健康？欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨合成生物学如何改变疫苗的未来。

参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07345-9