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专访 组成生物草创百福安天使轮融资近5000万元已构建3000余种的工业先导酶元件库将树立批次百公斤级产品制备的微型工厂

2022-07-02 05:30:06 | 作者:乐虎国际电子游戏平台

  原标题:专访 组成生物草创百福安天使轮融资近5000万元,已构建3000余种的工业先导酶元件库,将树立批次百公斤级产品制备的微型工厂

  近来,姑苏百福安酶技能有限公司(以下简称百福安生物)完结近 5000 万元天使轮融资,本轮融资由红杉我国种子基金领投,合力出资跟投。此前,百福安生物于上一年 12 月完结了数百万元的种子轮融资。百福安生物于 2014 年由华东理工大学许建和教授创建,经过多年的堆集,公司已具有齐备的组成生物学技能渠道、先进的酶工程渠道及酶基绿色工艺开发技能,是 “我国生物催化工业的首要开辟者” 之一。

  现在,百福安生物在上海落地的研制中心以及在姑苏落地的中试基地,不只具有先进的工业酶基因发掘与改造渠道,还针对不同类型的酶功用元件渠道搭建了不同品种、不同用处的产品开发渠道。百福安生物正运用高性能的生物元器件组合组成多种产品类别。

  百福安生物自成立以来,依托独有的酶技能渠道与近 20 家下流公司达成了技能协作,完结了多项产品技能的从头研制和规划化量产,比如与姑苏开元民生协作打造了一条年产 300 吨地尔硫卓的酶法出产线;受姑苏富士莱药业托付,原创研制并在全球首先建成了年产 100 吨的 (R)- 硫辛酸酶法出产线;与厦门欧米克公司协作建成了全球首条年产 30 吨高端香料 ( R )- 烷基内酯酶法出产线,等等许多事例。百福安生物于 2021 年进入新起点、新征途,活跃开辟以多元研制主导的产品渠道化道路。

  公司科学创始人许建和于 1987 年本科结业于清华大学化学系,1995 年取得了华东理工大学和日本京都大学联合培育博士学位。长期以来,许建和一向致力于推进生物制作技能的实践落地和开花结果,迄今在工业化方面取得创造专利授权 90 多项。

  许建和是改革开放以来国内生物化学工程的第一批研讨者之一,致力于组成生物学范畴中新式酶催化剂的研讨开发和生物催化进程技能的工业化运用,将绿色生物制作进程从试验室里的微孔板扩展运用到企业的大规划出产线,具有丰厚的工程化专业知识和实践经验。

  博士结业后,他就在华理敞开了生物化工和组成生物技能的研讨之路。他表明,华理的生物化工专业在国内名列前茅,且从建校之初的抗生素制作工学开端,便是一个国内独具特色和优势的重要学科分支,70 年来为全国生物化工和组成生物学范畴输送了很多优异专业人才。这也是他博士结业后挑选留在华理展开科研与教学作业的原因之一。

  2006 至 2017 年,许建和曾担任生物反响器工程国家重点试验室主任,在许建和的引导和带动下,该试验室以生物反响体系的工程化和智能化为中心,一同结合企业的出产需求和工业的发展方向,让生物技能落地于实践出产,然后取得一系列效果面世,不断显示生物化工的社会价值。深耕生物化工近三十年,许建和现已请求多项专利,也因而获上海市技能创造一等奖、杜邦杰能科我国酶工程出色贡献奖和谈家桢生命科学立异奖等荣誉。

  许建和告知生辉 SynBio,生物化工的终究意图,便是将生物技能运用在出产进程中,并且大批量、高功率地制作方针产品。为了完结这一方针,许建和事必躬亲地饯别产学研相结合的理念,在工程运用范畴中效果相同明显。

  近年来,在双碳方针的推进下,绿色生物催化剂正成为各大跨国企业巨子争相研制和专利维护的要害资料。其间,酶是一种温文、可再生的天然催化剂,赋予了生物催化进程绿色环保和可持续性特征,被称为生物制作工业的中心 “芯片”。

  近年来,非天然结构的杂乱底物不断涌现,但自然界短少催化其精准组成的酶基因,因而酶元件的规划、发掘、修改和重构是痛点。酶作为一种承载组成生物学与人工智能等高新技能、浓缩高密度高竞争性知识产权与窍门的纳微尺度“工业芯片”,已广泛运用于医药制作、临床确诊、高端农药、养分保健、食用香料、动物饲料、洗刷助剂、纺织造纸、生物动力以及废物降解等许多职业,能有效地撬动和扩展了下流运用职业的出产功率和边沿效益,在经济、社会和环境效益方面发挥了明显的“催化剂”和“扩大器”效果。

  许建和表明,生物酶组成法质料天然,能耗少,对环境的污染小。在组成进程中用料省,下降了企业的出产本钱,并且用酶法组成催化剂出产的药物纯度高、杂质少,相对药效更好。但天然的酶分子或许不太安稳或许活性很低,工业上运用的本钱则会很高,导致工业化困难重重。因而,把握酶在工业运用上的难点和痛点是工业化运用的要害,且需求很多工程实践经验的堆集。

  根据许建和多年开发高活性和高挑选性酶催化元件的实践经验,并经过对天然酶和人工酶元件进行科学规划和统计分析,已构建了一个数量达 3000 余种且具有彻底知识产权、广谱通用和极具代表性的系列化工业先导酶实体库。

  运用上述便于高通量挑选和功用定位的工业先导酶库以及生物信息学检索技能,能够在全球基因信息数据中快速搜索其工业先导酶背面所代表的很多基因宗族 / 亚宗族,以及这些宗族所掩盖的百万级酶的结构信息及上亿条同源序列,然后在源头上助力高附加值功用化学品的低本钱和高功率制作。

  其间,手性胺系列酶库包含胺脱氢酶、亚胺复原酶、单胺氧化酶、氨基转移酶和氨基酰化酶等,多功用手性醇系列酶库则包含 P450 羟化酶、Baeyer-Villiger 单加氧酶、羰基复原酶 / 醇脱氢酶、醛缩酶、烯键水合酶、环氧水解酶、内酯水解酶、羟腈水解酶和羟腈裂解酶等多类型组成东西酶。

  这些高性能、多样化的生物元器件有着宽广的运用空间,可用于催化组成包含手性醇、手性胺、香料、寡肽、萜类、甾体、酰胺等在内的十多种产品类别,并拓宽到医药、化工、农业、保健、美妆等很多运用范畴。

  手性胺是重要的手性组成助剂以及医药、天然产品组成的要害中间体。但这种重要的具有光学活性的手性胺类化合物并不简单得到,它们的工业出产首要分为化学组成法或结晶拆分法,一般需求运用贵重且对水或氧非常灵敏的手性金属络合物催化剂以及高压、无氧等严苛反响条件,一同存在对映挑选性差、产品收率低和抛弃物排放多等缺陷,因而工业出产的绿色化和可持续性问题亟待处理。

  2016 年,许建和团队曾在新式醇脱氢酶和胺脱氢酶的规划创制及联合运用方面取得了突破性发展。运用辅因子自给自足、内部循环的两种新酶元件,独立开宣布了一条根据廉价消旋醇催化制备手性胺的双酶协同催化反响新途径,经过该途径仅需耗费廉价的氨水和外消旋醇即可出产难组成、高价值的手性胺,打破了手性胺组成的技能瓶颈,并完结 “近零排放”(避免了惯例辅酶再生所需的高浓度葡萄糖及副产品葡萄糖酸)。

  除了手性胺,许建和还针对杂乱手性醇类产品进行体系研讨。手性羟基在药物和其它生物活性分子中也广泛存在,并往往与其它官能团一同一起发挥效果,例如抗结核药物乙胺丁醇和抗艾滋药物埃替格韦等。化学组成法一般存在反响条件严苛和挑选性不高级问题,而生物酶规律特别拿手合适处理此类化学家也比较扎手的立体化学挑选性问题。2019 年,许建和经过对野生型亮氨酸脱氢酶进行定向分子改造,初次开宣布对 α- 羟基酮类底物具有胺化复原生机的胺脱氢酶突变体,并运用该酶完结了 (S)-2 - 氨基 - 1 - 己醇和抗结核病药物乙胺丁醇手性前体 (S)-2 - 氨基丁醇等系列手性氨基醇的高效酶法制备。

  许建和团队一向致力于不同用处的手性化学品的研讨作业,不只构建了先进的工业酶基因发掘与改造渠道,还针对不同类型的酶功用元件渠道搭建了不同品种、不同用处的手性化合物组成渠道。运用高性能的生物元器件组合组成多种化合物类别,如医药中间体、手性化合物、香精香料、维生素等职业急需而惯例办法难以组成的小吨位、高价值生物活性化学品。

  不过, 许建和说道,从试验室到出产线,优化和扩大是亟需处理的要害工程问题。试验室探究阶段,组成规划相对较小,明显无法和实践工业进程划上等号,且无法发现扩展化出产之后或许呈现的卡脖子问题。一同,大规划出产中的传质和传热进程需求进一步优化,而在试验室制备时并不需求考虑这些令科学家们头疼的工程技能问题。试验室的效果想要从试管扩大到出产规划,潜在危险非常大且不可避免。因而,中试模仿是不可或缺的。

  生物化工的终究意图,便是将生物技能运用于出产进程,并且大批量地制作方针产品。为了完结这一方针,许建和事必躬亲地饯别产学研紧密结合的理念,在工程运用范畴中效果相同明显。其掌管完结的代表性项目:生物催化剂的快速定制改造及高效组成手性化学品的要害技能,在与姑苏富士莱医药股份有限公司的深度协作之下,成功地运用于 (R)- 硫辛酸的立异出产工艺之中,这在全球规模内归于开天辟地第一回。

  硫辛酸具有与维生素相似的功用,其抗氧化性在医疗和保健上具有极高的价值,达维生素 E 的 500 倍。协作企业经过绿色酶催化工艺组成的硫辛酸系列产品取得世界卫生组织杰出出产标准 (Good Manufacturing Practice, GMP) 的认证。

  根据酶的构效联系解析和定向进化战略,许建和团队成功将天然羰基复原酶的催化功率进步 960 倍,安稳性进步 1940 倍,得到高性能的 (R)- 硫辛酸组成酶催化剂;在化学工艺上,该团队立异地选用 “酶 - 化学” 偶联组成技能,比较于化学全组成工艺,使得产品组成进程缩短一半,产品收率进步一倍以上,出产本钱下降 27%,三废排放削减 45%。该项目完好见证了高效酶催化剂从试验室到工业运用的技能进化之旅。

  不过,许建和也提示道,“从试验室到出产线,优化和扩大是亟需处理的要害工程问题。试验室的效果想要从试管扩大到出产规划,蕴藏的危险非常大。因而,中试模仿是不可或缺的。” 研制探究阶段,组成规划相对较小,明显无法和实践工业进程划上等号,且无法发现扩展化出产之后或许呈现的问题。一同,大规划出产中的传质和传热进程需求进一步优化,而在试验室制备时并不需求考虑这些令科学家们头疼的工程技能问题。

  图 团队近期作业,一种新的羟基腈裂解酶用于系列非天然氰基化合物的组成(来历:ACS Catalysis)

  根据此考虑,许建和团队从 2003 年起,就开端与江苏金坛的一家企业协作进行中试,2012 年,其团队在扬子江岸的姑苏常熟市国家开发区独立筹建生物组成中试工厂,支付许多汗水,终究搭建起齐备的中试规划出产线,首要包含发酵制酶单元、催化反响单元、产品纯化单元等。

  其间,别离进程需求经过一系列的化工工艺,比如萃取、离心、膜过滤、结晶和溶剂回收等单元操作完结反响产品的提取和纯化。“生物化工的内在正表现于此,既包含了上游的生物制酶进程,又包含了催化反响和产品别离的化工进程,二者缺一不可。” 许建和说道。

  现在,中试出产的产值大概在一至十公斤,发酵罐体积三百升,反响釜的容量处于 10 至 100 升的规模。许建和以为,这样的条件彻底能够模仿量产工厂的规划化出产工艺,然后找出其间存在的要害工程问题,然后进行体系优化,处理之后再扩大,就可使工业化进程进一步加速。

  与此一同,在化学品组成中,生物组成的比例会进步到一个新的阶段。并且,组成生物学的潜力远不止于此。跟着本钱的投入、技能的累积、以及全职业自动化和人工智能技能的遍及程度上升至临界点时,在未来,组成生物学将逐步构成愈加完好的工业链,生物制作的产品有望掩盖 30% 乃至一半左右化学产品 (特别是各种天然产品和精密化学品) 的制作,完结化工工业的生物化和可持续发展,这是大趋势。

  不过许建和也表明,关于生物制作而言,这既是机会也是应战。由于生物体系比化学体系愈加杂乱和难于猜测,其研制周期更长且应战性更强,咱们也需求理性地看待。

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