「态创生物」荧光-pH助力有机酸合成效率提升50%｜九合portfolio

随着合成生物学、代谢工程、系统生物学的迅速发展，通过微生物构建“细胞工厂”生产人类所需的物质，逐渐实现了生物燃料、药物、大宗化学品等产品的高效生产。

如何快速在成千上万的菌株中筛选高产菌株、构建最优的“细胞工厂”？在高通量筛选中引入代谢物生物传感器，快速识别、精准传递、高效分选，对合成生物学前端研发具备重要价值。

为进一步提升生物传感器的响应性能、筛选速度，九合被投企业「态创生物」自主研发荧光-pH生物传感器，并获得相关发明专利，为有机酸的高效合成开拓了新路径。

代谢物生物传感器作为十分敬业的“情报特工”，能够感应细胞内代谢物浓度的变化, 转化为特定信号输出, 从而协助科研人员迅速“锁定”高产菌株，已在微生物细胞工厂的构建中显现出巨大的应用潜力。

其主要组成部分通常包括“生物识别元件”和“信号输出元件”, 前者来源于自然界中丰富的调控元件, 如转录因子、核糖开关等, 有着不同的响应机理, 后者可以为荧光信号、生长优势、特定代谢通路的开闭等,可根据“花式应用”按需选取。

代谢物生物传感器响应机制

代谢物生物传感器在微生物细胞工厂中典型的应用包括高产目标化合物菌株的高通量筛选、微生物胞内代谢动态调控 ( Dynamic control )、非遗传细胞间异质性选择等。例如结合流式细胞荧光分选技术（Fluorescence activated Cell Sorting，FACS），其在高通量筛选中能将通量提高106倍。

代谢物生物传感器在微生物细胞工厂中的应用

在“细胞工厂”构建中应用前景广阔，但对于代谢物生物传感器的生物元件的挖掘，对响应机理的进一步认识以及如何将其更好地应用于代谢工程，仍旧是亟需研究的重点。

在代谢物生物传感器系列中，pH传感器一直是科研和商业化领域的重要研究对象。但传统pH传感器仍存在灵敏度低、pH线性不明显、检测范围窄、特异性低、细胞毒性大等问题，因此难以应用在细胞高通量筛选上。

态创生物基于微流控高通量筛选平台，结合成熟的开发经验和丰富的产品应用场景，对pH传感器进行了源头组合物改造和操作路径优化，率先在行业内研发出高性能、低毒性、应用广的荧光-pH生物传感器。

传统pH传感器由小分子化合物组成，其本身带有的毒性会影响菌株的存活率。小创利用蛋白包裹小分子化合物，形成天然的“隔离带”，避免毒性物质渗入菌株。而菌株所产的酸主动渗出，与蛋白包裹的传感器相遇，高产酸菌株散发出强烈的荧光，成功发送信号。

态创生物·荧光-pH生物传感器具有pH传感灵敏、传感范围广、传感线性好和毒性低等优势，适用于在高通量筛选过程中产生pH变化的物质检测。例如有机酸物质家族，经过上述新型方式筛选后，琥珀酸的合成效率提升50%，苹果酸则提升20%。

态创生物致力于合成生物科研创新，在高通量筛选环节已开发出一系列创新方式及各式生物传感器，可广泛应用于肽类、氨基酸类、维生素类等物质，为医疗、食品、美妆、材料等领域的大规模量产开拓了工业化路径。科技向新，万物生长。