从环保工厂到宠物卫士，南工大用合成生物学惊艳世界赛场

近日，2025年国际基因工程机器大赛在法国巴黎落下帷幕。现代快报记者从南京工业大学获悉，该校两支队伍聚焦友好环境、绿色发展，在与全球400余支高校代表队的角逐中表现优异，分别斩获全球金奖，在世界竞技舞台彰显了聚力创新的实力和团结协作的风采。

“智能细胞工厂”实现“一菌双产”

聚酰胺54即PA54（俗称“尼龙54”）作为聚酰胺家族的新成员，是家族里的“环保优等生”，然而其原料须由“生物基尸胺”和“生物基琥珀酸”两种菌种生物合成，不仅流程复杂，需使用大量酸碱中和剂，还会产生废盐、二氧化碳等废弃物。

日前，南京工业大学生物与制药工程学院陈可泉教授团队指导的NJTech-China团队，通过合成生物学技术，解决了这一问题，并在2025年iGEM竞赛中斩获全球金奖、最佳提升元件奖，并获得最佳生物制造项目提名。

“我们创制智能细胞工厂，利用葡萄糖同步生产尸胺与琥珀酸两种物质，实现酸碱自中和与原位二氧化碳固定，取得了环境友好和碳减排的双重效果，打造了一种聚酰胺绿色低碳的生产方式。”陈可泉介绍，生物基聚酰胺作为一种性能优异的生物基材料，广泛应用于纺织、工程塑料等领域，传统生物合成聚酰胺的方法仍然存在诸多问题。

“传统方法的麻烦在哪？”指导老师冯娇副教授介绍道，以前制造聚酰胺54得请“两个不同的微生物团队”干活，一个团队专门造尸胺，另一个专门造琥珀酸。“就像做饭，得去A厨房蒸馒头，再去B厨房炖排骨，流程长且复杂，且两者工作时还会浪费资源，产生没用的废弃物。”指导老师许晟副教授形象地补充道：“我们是把以前两个各自生产、浪费严重的作坊，变成了一个高效、自给自足，还能‘内部消化垃圾’的‘全能一体厨房’。”

团队队长朱楚宁同学介绍NJTech-China团队是一支典型的跨学科队伍，师生来自生工、计算机、机械、艺术等学院。项目中，他们构建了“干实验”与“湿实验”双轨并行的研发策略，形成“设计—构建—验证—优化”的闭环，极大提升了研发的精准性与效率。

“为了打造智能细胞工厂，我们选用大肠杆菌NT1003作为‘底盘细胞’，通过合成生物学手段，对其进行了精巧的设计改造。”湿实验组（实验室里验证）组长鹿晨曦同学介绍说，在老师们的指导下，他们为菌株安装了“基因开关”，改造了关键酶、调控了辅因子，精准控制实现了“一菌双产”。

新型抗菌敷料守护宠物健康

随着宠物饲养量持续增长，狗癣、猫癣等皮肤细菌感染已成为临床常见问题，目前通常采取抗生素疗法。但抗生素的过度使用会导致耐药菌株频现，治疗效果下降，形成“用药—耐药—再用药”的恶性循环。

日前，在全球合成生物学顶级赛事——国际基因工程机器大赛中，南京工业大学食品与轻工学院江凌教授团队指导的NJTECH-CHINA-A团队，为解决宠物临床抗生素耐药性这一难题提供了新方案，一举夺得全球金奖及最佳新元件奖。

“就像超级细菌的出现一样，宠物细菌对抗生素也在不断‘升级防御’。”江凌解释道，他们团队利用合成生物学技术，通过“新型抗菌肽挖掘—经典抗菌肽优化—高效表达体系构建—功能性敷料整合”的全链条研究，设计实现宠物皮肤细菌感染的安全、高效治疗的宠物抗菌敷料，解决传统抗生素耐药性强、抗菌产品成本较高等行业痛点。

“抗菌肽作用于细菌细胞膜，破坏细胞膜，进而使细菌裂解死亡。”团队指导教师孙杨介绍说，团队采用的“抗菌肽”是生物体内的小分子肽，与传统抗生素作用机制不同，其可以通过物理方式破坏细菌细胞膜结构，使其糖、蛋白质等内溶物外泄而导致死亡。“这好比精准打击，直接击穿细菌的‘城墙’，而细菌难以通过变异来应对这种物理性攻击，从而有效规避耐药性问题。”

据介绍，这支团队特别“混搭”，涵盖食品、生工、计算机、机械等学院的师生，有人负责搞技术、有人负责做实验、有人负责对接需求，硬是把“实验室里的想法”变成了能帮助宠物的实用方案。为确保抗菌肽的高效性与安全性，团队采用“计算筛选+实验验证”的双轨研发策略。

干实验组（电脑里做设计）组长闫泽宇同学介绍：“我们首先从江凌教授构建的特殊环境微生物菌种基因库中，通过机器学习筛选获得新型抗菌肽NJT-LYY-742，同时对已知抗菌肽进行理性设计改造，提升其稳定性和杀菌效率。”湿实验组（实验室里验证）组长刘和钰同学补充说，团队通过大肠杆菌表达系统成功量产抗菌肽。“实验显示，仅需3.13微克/毫升浓度，即可有效杀灭常见病菌，其膜破坏机制确保杀菌彻底有效。”

担任人类实践组（从生活中来到生活中去）组长的杨亦柠同学介绍，光有抗菌肽还不够，得方便宠物主人使用。团队又把抗菌肽负载于特殊水凝胶基质中，制成类似创可贴的敷料。“这种材料既能持续释放药物，又具备良好的生物相容性和机械强度，能够较好地适应宠物皮肤，比传统药膏方便多了。”

据悉，iGEM是合成生物学领域的顶级国际赛事，已覆盖全球60余个国家。赛事以“用标准化生物元件设计人工生物系统”为核心，鼓励跨学科协作，结合生物实验、建模、设计等能力，解决环境、医疗、制造等现实问题，每年都受到《科学》《自然》等顶级学术期刊的密切关注。

通讯员 杨芳 现代快报/现代+记者 李楠

（通讯员供图）