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专访院士唐克轩:20年青蒿情怀,探索现代中医药的创新之路

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文章转自35斗微信公众号 作者:陶薇



人物简介:唐克轩,现任上海交通大学植物生物技术研究中心主任、复旦-交大-诺丁汉植物生物技术研发中心主任、上海交通大学特聘教授、欧洲科学院院士、欧洲科学与艺术学院院士、英国皇家艺术学会会士(FRSA)、英国皇家生物学会会士(FRSB)、国际园艺学会观赏植物分会副主席、上海市生物工程学会副理事长、青蒿素产业联盟理事长。

2015年,屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖,成为中国首位诺奖获得者,站在世界领奖台上,她向全世界报告:《青蒿素——中医药献给世界的一份礼物》,以青蒿素为径,通达世界认识中国中草药价值之途。

唐克轩在提到此事时频频感慨:“屠呦呦先生的贡献不仅仅是一个诺贝尔奖,更重要是推动了中国中医药的现代化,让更多的大众意识到:中国的中草药是宝库,也需要更多人去挖掘它。”

唐克轩躬身入局,就一株青蒿探索出无数宝藏,他说,合成生物技术会进一步放大中草药的价值,植物合成生物要“引领研发、引领消费”。

成果领先全球,专研20年仍摸不透青蒿素

深耕生物技术二十余年,唐克轩说,植物生物技术要“顶天立地”。

“所谓‘顶天’,是指要有新的技术注入农业和医药这个板块,为其注入新的活力;所谓‘立地’,则是要创造一批能够益国益民、与健康有益的产品。”纵观唐克轩院士的科研经历,植物生物技术是主脉,“青蒿素”是大标签。不过近些年,随着对青蒿研究取得了丰富成果,围绕着“顶天”和“立地”,唐克轩及其团队将视角具体落到了“天然产物”之上,“特别是那些具有重要的药用价值的天然产物。”

实际上,在1991年留学英国期间,唐克轩以研究水稻、小麦为主;1996年回国在复旦大学遗传工程国家重点实验室工作期间,遇上了改变其方向的人——中国遗传学奠基人谈家桢院士。唐克轩师承谈院士,受老师指点自农作物转向了中草药研发,从最初瞄准的紫杉醇、喜树碱、长春碱等木本植物到青蒿素这一草本植物,自此一转向,唐克轩便与青蒿紧密绑定了二十年。

而自大概2004年研究青蒿素以来,唐克轩带领团队绘制了世界首张中草药植物青蒿的基因组精细图谱,推动了本草基因组学的发展;构建了青蒿素生物合成的多层次调控网络,促进了中药现代化的基础研究;基本阐明了多细胞腺毛发育的分子机理,为培育高精油和高天然产物含量新种质和新品种提供了新思路;培育出了青蒿素含量大幅提高的代谢工程青蒿和长春碱含量大幅提高的的代谢工程长春花,为降低抗疟药物和抗肿瘤药物生产成本提供了新方案;成为了全球青蒿研究领域发表最多论文(接近100篇)和拥有最多专利(超过100项)的高被引学者。


唐克轩院士成果丰硕,办公室中的柜子被专利证书和荣誉证书填满

据统计,截止2024年3月底,唐克轩及其团队在青蒿和青蒿素领域共授权73项发明专利,其中中国发明专利72项,澳大利亚创新专利1项。


73项目专利词频分析生成词云 35斗制图

“研究青蒿20年,您认为算是将青蒿摸透了吗?”

面对这样的提问,唐克轩大笑坦言“仍然不敢说摸透,”他说:“青蒿是‘神药’啊,现在对它的开发还在消炎、杀菌等已知功能上,但我相信青蒿和青蒿素的价值远不止如此。”


唐克轩及其团队值得关注的发明专利TOP5 35斗制表

青蒿素含量翻10倍?R&D2.0价值研发潜力无穷

孟山都是全球农业人都不陌生的历史,恰如华安证券在《转基因时代,全球种业及农化航母孟山都成长路径复盘》中提到,孟山都在长期的实践研发中,对于产品研发有一套完整的打法——

在以项目为核心的矩阵式组织架构中,每个部门有不同的利益关注点。研发过程是一个做减法过程,什么时候听从科学家的指示,或者不听,要根据项目进度做出选择。项目评价和选择的标准核心在于是否有商业价值,能否被市场认可。

这样的研发思维让孟山都在育种及其商业化方面取得巨大成功。而从孟山都的成功实践中,可以明显看到工业界研发(research development,简称R&D)与学术界科研(research)之间的微妙区别:research的驱动力更多的源自Novelty(新颖事物),而R&D则由Work(是否奏效)驱动。

唐克轩在约20年前便到孟山都做过报告,彼时便深受R&D研发理念的影响,在他的研发工作中,会格外注意市场一线的声音。

应市场之所缺,急一线之所急,将R&D研发法中考量的是否能“work”、是否“高效”进一步升级为具体而确切的市场需求,“市场需求决定我的研发,即从终端需求逆推上游研发。”唐克轩这样阐述他的研发思路,我们且将其命名为R&D2.0——需求研发法(Requirements Development)。这是一套自科研成果到产业全产业链的品类研发模式,且模式研发逻辑和关键技术可复用至其他品类


R&D2.0——需求研发法(Requirements Development)示意图 35斗制

以青蒿素为例,青蒿素是从我国传统中草药青蒿中提取的含有过氧桥结构的倍半萜内酯化合物。传统种植的青蒿中青蒿素的含量仅为其叶片干重的0.1-1%,唐克轩及其团队基于青蒿全基因组及转录组数据的挖掘,通过青蒿素生物合成转录调控、青蒿腺毛发育、青蒿素合成途径代谢产物转运、以青蒿为底盘生物的植物合成生物学等研究领域开展多方位多角度的基础研究,已经成功培育出了高产青蒿素的代谢工程改良青蒿品种,从叶片干重的1%不到的含量,稳步提升至3.2%左右,已经是跨越式进步。

35斗参观实验室在培品种获悉,目前最新一代的品种,其含量有希望达到4%。如果这一数值达成,青蒿素含量将完成对最初传统培育时0.4%的十倍跨越


实验室中培育的最新一代生物育种青蒿,生长良好 35斗摄于上海

值得一提的是,青蒿素含量的提升对于青蒿种植户而言有着重要意义。

负责高含量改良青蒿品种育苗转化的河南国创合成生物科技股份有限公司总裁常国俊告诉35斗,市场收取叶片时,不同含量的叶片收购价也有所区别,而叶片青蒿素含量越高也意味着种植户的收益越高,同时于产业下游生产商而言,也将意味着生产成本的降低。

唐克轩说:“想象力驱动创造力。”让青蒿不止于生产青蒿素。

通过“De Novo Design”从头合成法“无中生有”产生高价值的其他元素。例如,唐克轩团队与与全球最大的香精香料公司瑞士芬美意达成合作,让青蒿生产大宗香料原料——广藿香醇。

“青蒿里原本没有广藿香醇,但它有生产广藿香醇的前提条件,那么我们就嫁接一下嘛,加两步酶反应让它生产嘛。”唐克轩在谈及此类技术革新和产品创新时总是表达得比较轻松,其间无不透露出对植物生长机制和对植物合成生物技术的掌握力和自信力。

据悉,以此为例,该方法还将继续拓展开发至“檀香”等高价值香料原料的生产与提取之中,而值得一提的是,当青蒿拓展生产出“檀香醇”,其价值将得到成倍地提升,据悉,“檀香醇”售价约1.6w/kg,而“青蒿素”售价约0.1w/kg,其间价值不言自明。

事实上,基于青蒿素的联合治疗法(ACTs)是WHO推荐治疗疟疾的最佳治疗方案,青蒿素的市场指向全球。根据贝哲斯咨询发布的青蒿素市场调研报告显示,2022年全球青蒿素市场容量达4.91亿元,同时报告预测,全球青蒿素市场将以约14.28%的年均复合增长率增长,并于2028年达到10.79亿元的市场规模。提升青蒿素含量,青蒿素作为原料的未来价值规模仍然可观;与此同时,青蒿素的更多可能性带来的发展空间更是不言而喻。

而跳脱出载体而言,唐克轩及其团队基于植物合成生物技术的R&D2.0研发逻辑和核心技术工具将适用于大多数中草药,不止于青蒿,复刻至其他价值载体带来的价值更是源源不尽。

唐克轩仍然积极地探索着无尽可能,结束与35斗的对话,他将踏上欧洲之行,透过他繁忙的行程仿佛更能相信,更多更丰富的研发成果正在快速靠近现实。根据透露的口风来看,脂肪肝的青蒿素治疗用药已经初具成果,艾草精油也在深度开发中,只待给市场带来全新的体验。



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