改造氢氧化细菌生产蛋白质，欧洲探路者挑战项目获600万美元资助

12 月 19 日，欧洲创新理事会（EIC）拨款 550 万欧元（约 600 万美元），用于资助 HYDROCOW 项目。

HYDROCOW 为 2022 年度 EIC 探路者挑战计划入选项目之一，该项目旨在利用微生物进行精密发酵，从而生产乳清蛋白。这种生产方法的重点在于其发酵微生物能够将二氧化碳作为碳来源，将其转化为牛奶中的 β-乳球蛋白。

该项目将由芬兰食品科技公司Solar Foods领导，此外还有来自于Ginkgo Bioworks子公司FGen AG以及荷兰格罗宁根大学和德国亚琛工业大学的研究人员共同推进。

利用二氧化碳和氢气制造蛋白质

在此之前，已经有多家打出“环保”标签的无动物源乳制品公司提出，利用微生物摄取糖分从而生产乳清蛋白，例如美国食品科技公司 Perfect Day 和以色列初创公司 Remilk 等。但是Solar Foods并不满足于上述发酵工艺。

与其他公司使用糖类喂养微生物的做法不同，Solar Foods理想中的生产资料来源于空气，包括二氧化碳和氮气。除此之外，还包括电解水产生的氢气。

对此，Solar Foods提出改造氢氧化细菌（HOB）从而分泌乳蛋白。氢氧化细菌以其能够从二氧化碳气体和氢气中提取能量而闻名。这种能力将允许 Solar Foods 抛弃传统的糖类原料。

但在此之前，还未有人利用氢氧化细菌生产β-乳球蛋白，因为能够利用氢的微生物通常不具备分泌蛋白质的能力。

事实上，Solar Foods长期以氢氧化细菌（HOB）作为业务核心，该公司正在通过培养 HOB 的方式生产出一种能够用作食品成分的单细胞蛋白质Solein。

“尽管目前Solar Foods能够收获整个细菌并将其制成 Solein 粉末，但事实上，人们对于 HOB 分泌蛋白质的能力仍然一无所知，因此这是一个高风险、高回报的项目。”显而易见的是，“收获”细菌与利用细菌生产蛋白质完全不同。

▲图丨Solar Foods 利用氢氧化细菌（HOB）生产标志性食品成分“Solein”（来源：Solar Foods）

“因此，该项目的主要思想是在细胞内建立一条分泌途径，使蛋白质能够从细胞中输出来。”Solar Foods指出，“这是一个未知的领域，基因工程也有可能会损害其生存能力。”

对此，HYDROCOW 项目中的其他三个合作伙伴将致力于解决这些潜在问题。根据计划， HYDROCOW 项目为期四年，四个合作机构分工明确。

其中，格罗宁根大学负责针对于微生物的基因工程改造工作，亚琛工业大学则通过制作代谢模型来分析并优化其蛋白质分泌路径。在此之后，能够生产 β-乳球蛋白的工程微生物将在FGen AG进行超高通量测试。最终，筛选出性能最佳的菌株将交由Solar Foods进行下游加工和生产验证。

▲图丨HYDROCOW 项目流程示意图（来源：HYDROCOW）

合作过程中，由多方参与所产生的知识产权其所有权将归于涉及到的所有机构，而单独开发的技术部分将归于其开发者。例如，对于FGen AG单独开发的高通量检测技术，该公司将持有该检测法的专利所有权。不过对于该项目最终产生的 HOB 菌株，其将有可能被独家授权给Solar Foods。

菌株研究决定成本

除了技术问题之外，成本问题也是 HYDROCOW 项目组必须考虑的另一个重要问题。

对于精准发酵而言，评价单位经济性的关键指标包括发酵效价、生产率和产量等。对此，FGen AG联合创始人兼 Ginkgo Bioworks 高级铸造主管Andreas Meyer表示，“在我看来，如果我们能够实现每升产量在克级单位及以上，同时不会显著降低菌株的生长速度，那么我认为 HOB 就可以用于精密发酵。”

（来源：HYDROCOW）

他补充表示，虽然酵母和真菌可以针对于某些成分实现更高的生产滴度，但细菌更便宜、生长也更快，因此就需要权衡。“这仅取决于需要表达的蛋白质类型。”Meyer说道。总而言之，这就将成本问题重新引导向前期的菌株设计与开发工作中。

当然除此之外，成本问题还将取决于很多因素，比如二氧化碳的来源问题。人们应该如何捕获二氧化碳，又将如何将其输入生物反应器？这些问题也严重涉及到成本问题。

总体而言，Meyer 对于 HYDROCOW 项目持乐观态度。他表示将尽可能多地进行“设计、构建、测试、学习”全套合成生物学研发周期，从而筛选出最佳菌株。“我们的目标是，四年后首先在Solar Foods进行中试规模生产测试，然后最终达到批量生产规模。”

“如果成功，这个微生物平台可用于将二氧化碳转化为可用的成分，如乳铁蛋白、酪蛋白、酶或其他具有不同功能的蛋白质。这些成分将为食品和饮料行业服务，并减少其碳足迹。”Solar Foods高级副总裁兼项目协调员Arttu Luukanen表示。

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