Syno?C 引物合成
RNA合成
mRNA合成
Syno?GS 基因合成
載體構建
高通量及DNA文庫構建
CRISPR基因編輯平臺
病毒包裝
基因測序及分析
重組蛋白表達平臺
抗體工程平臺
多肽服務
生物信息學分析與設計
CRISPR文庫
ProXpress蛋白快速檢測
CRISPR 質粒
微生物細胞工廠示意圖
01
微生物細胞工廠的基礎概念
微生物細胞工廠是指經過基因組工程或代謝工程改造的微生物菌株，通常是細菌或酵母等單細胞生物。它們在實驗室中經過人工精確設計和改造，使其具備特定的功能或產生特定的產物。科學家們通過定制化設計微生物，使其成為高效的生產工具，應用于藥物生產、化學品合成、能源生產、環境修復等領域。
微生物細胞工廠示意圖
02
微生物細胞工廠構建全流程
構建微生物細胞工廠不僅可以提高生產效率，還可以降低生產成本，為工業生產帶來革命性的變革。以下是微生物細胞工廠構建的全流程：
1. 路線設計：根據期望獲得的功能或產物設計生產路線。
2. 底盤細胞選擇 ：確定需要改造的微生物，選擇一個性狀優良的底盤細胞，也就是用于改造的宿主細胞。
3. 代謝途徑重建：通過設計、構建、驗證策略來設計代謝途徑。新興基因編輯、合成工具加速生產宿主中代謝途徑的構建。
4. 耐受性增強：對初次得到的菌種進行持續的篩選、優化，通過理性或適應性實驗室進化 （Adaptive laboratory evolution ,ALE）來增強菌種的耐受性。
5. 代謝通量優化：運用DNA測序、基因合成與組裝及基因編輯等技術加速代謝通量和代謝載量的優化，使目標產品的生產效率最大化。
6. 發酵：發酵過程與菌種開發同步進行 提供數據反饋 。
7. 產品回收和純化：根據產品特點選擇合適的純化路徑，并且優化純化條件。
8. 放大：根據回收和純化的數據對代謝通量進行反復優化，以實現從實驗室規模到商業化生產的放大。
Systems Metabolic Engineering Strategies: Integrating Systems and Synthetic Biology with Metabolic Engineering
03
微生物細胞工廠構建的技術方法
微生物細胞工廠構建過程中涉及多種常用的技術方法，主要包括基因合成、基因編輯、代謝工程和蛋白工程等技術：
基因合成
基因合成技術可用于構建合成新的代謝通路、調控元件或功能模塊，為微生物的功能增強和新功能引入提供基礎。
基因編輯
利用CRISPR-Cas9、TALENs、ZFNs等基因組編輯工具，對微生物的基因組進行精準編輯，實現目標基因的敲入、敲除或修飾。可用于改變目標菌株的性狀、代謝途徑或生物學功能。
代謝工程
通過調控菌株的代謝途徑或代謝通路，可提高目標產物的產量、改變代謝產物的結構或選擇性合成特定代謝產物，從而實現對微生物的功能優化和產物生產的調控。
蛋白工程
通過改變目標蛋白的結構或功能，以提高其活性、穩定性或特異性，從而增強目標產物的合成能力。這涉及到蛋白質設計、蛋白結構預測、蛋白進化等技術。
高通量篩選
利用高通量的篩選方法，如微流控技術、高通量測序等，快速篩選和鑒定具有目標性狀的菌株。
系統生物學分析
利用系統生物學的方法，對微生物的代謝網絡和調控網絡進行建模和分析，揭示微生物工程改造的規律和原理。
構建微生物細胞工廠相關技術
這些技術方法相互結合，構成了微生物細胞工廠構建的核心技術體系，為微生物工程應用領域的發展提供了重要的技術支持。同時，隨著生物技術的不斷發展和創新，還會涌現出更多新技術和方法，為微生物細胞工廠提供更多的可能。
04
微生物細胞工廠的應用領域
微生物細胞工廠在各個領域都有廣泛的實際應用，以下列舉了幾個典型的應用領域：
藥物生產：微生物細胞工廠可被用來生產各種藥物，如抗生素、生物素等，實現對目標藥物的高效合成，降低生產成本并提高產量和純度。
生物燃料生產：微生物細胞工廠可以將廉價的生物質原料轉化為高效的生物燃料，如生物柴油、生物乙醇等，有望解決傳統燃料資源的短缺和環境污染問題。
化學品合成：微生物細胞工廠可以實現對目標化學品的高效生產，如有機酸、氨基酸、醇類等，具有潛在的工業應用前景。
食品工業：微生物細胞工廠可以合成具有特定功能和營養價值的食品成分，如有機酸、醇類等，為食品工業的創新和發展提供了新的途徑。
環境修復：微生物細胞工廠可以被用來處理污水、降解有機廢物等，有望解決環境污染和資源浪費等問題。
微生物細胞工廠在藥物生產、生物燃料生產、化學品合成、食品工業和環境修復等各個應用領域都有實際應用，為解決人類面臨的各種挑戰提供了新的解決方案，具有廣闊的應用前景和社會經濟效益。
Synbio Technology
合成生物學賦能技術平臺
作為微生物細胞工廠構建領域的重要合作伙伴，泓迅生物擁有獨特的“GPS”平臺，為您提供基因“讀-寫-編”一體化服務。我們的Syno?GS基因合成平臺具備強大的長片段DNA組裝能力，可為您定制設計和合成復雜的代謝通路。優秀的技術團隊為您提供專業的代謝通路設計與合成服務，高質量交付定制化的代謝通路與文庫，助力您在微生物細胞工廠構建領域取得突破性進展。
我們已在大腸桿菌細胞和酵母細胞中建立基因編輯系統并擁有豐富成功經驗，為您提供高效率、低成本的菌種設計、構建和改造解決方案，助力生物制造產業化落地。
服務詳情
泓迅生物—案例分享
研究背景: 結腸炎是一種常見且具有挑戰性的胃腸道疾病。利用基因工程改變代謝途徑，使大腸桿菌能夠可持續地合成3-羥基丁酸（3-HB），成為治療結腸炎的有效策略。
研究目的：野生型大腸桿菌益生菌Nissle1917缺乏自主合成3-HB的能力，因此需要在其代謝途徑中進行精確的基因工程，以建立3-HB合成的新途徑。
結果展示: 在大腸桿菌中成功構建了3-羥基丁酸的合成途徑，并獲得了高表達的敲除菌株。
最終成功交付了滿足客戶要求的完美菌株。
References
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