喜讯 | 张杰院友利用基因工程，像酿酒一样“酿造”抗癌药物！
竺院人物
张杰
丹麦技术大学生物可持续性研究中心
酵母合成生物学实验室高级研究员
浙江大学竺可桢学院2000级理科班院友，生物技术专业。后于丹麦技术大学取得硕士学位，瑞典查尔姆斯理工大学取得博士学位。
现任丹麦技术大学生物可持续性研究中心酵母合成生物学实验室高级研究员，研究方向为利用工程化酵母生产有高附加值的植物天然产物。
近年来，一些癌症患者由于常用癌症化疗药物长春碱和长春新碱的短缺，不得不中断治疗。
这两种药物由马达加斯加长春花提取而来，但其提取方式产率极低，提取1克长春碱需要2000公斤以上的马达加斯加长春花干叶。供应源仅限于少数国家，新冠疫情的爆发更使这些弊端暴露无遗。要想从根本上保障长春碱的稳定供应，就要寻找除植物提取外的有效生产途径。
近期，竺院院友张杰的一篇文章，让更多癌症患者看到了希望。
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近日，Nature在线发布了一篇题为“A microbial supply chain for production of the anti-cancer drug vinblastine”的文章，竺院院友张杰为文章的第一作者。
“这项研究利用酿酒酵母作为宿主生物，可再生生物质（葡萄糖和色氨酸）作为底物，能够作为完全不受作物种植因素和供应链影响的长春碱新生产途径，同时也是目前已知的从植物转移到微生物的最长的生物合成途径。”张杰表示。
像酿酒一样：
改造酵母“酿造”抗癌药物
一直以来，植物天然产物包括其衍生物，都是药物的重要来源。很多植物源的药物活性成分由于结构过于复杂，很难通过化学方法合成，所以目前仍然需要从植物中提取。
马达加斯加长春花
但另一方面，大多数药用植物生长周期较长，而且容易受到植物病虫害、自然灾害、全球物流中断等因素的影响，出现原料药供应链不足的情况，导致近年来频繁出现药物短缺，影响癌症病人尤其是儿童白血病的治疗。
历时8年！
现有微生物重编程中最长的生物合成途经
论文中报道的最终菌株共有56个基因编辑，包括表达34个外源基因，并通过敲除、减弱或高表达10个酵母本身的基因，来提高几个关键前体的产量。整个合成路径共有31步反应，是有史以来在微生物中重编程的最长的生物合成途径。
整个项目的开始要追溯到2014年。这一年，张杰正式成为Jay Keasling课题组的一名研究员。而在此之前，酵母的代谢工程研究就一直是张杰的兴趣所在。
2004年，张杰从浙江大学毕业，随后在丹麦攻读硕博学位，在麻省理工开展博士后研究，“我的课题一直都是与代谢相关的”。
2018年，Science上发表的一项研究打通了长春碱完整合成路径，这也意味着研究人员将能够通过合成生物学技术生产长春碱。“我们对此感到很兴奋，这是验证优化的底盘和开发的工具的好机会，同时我们也清醒地认识到这是一个巨大的挑战，毕竟之前还从来没有人做过这么长的合成途径。于是，我们从 2018 开始推进生物合成长春碱的工作。”
未来将合作成立新公司
目标是整个单萜吲哚生物碱家族
“长春碱的合成途径是最长的单萜吲哚生物碱生物合成途径之一，既然可以做这么长、这么复杂的途径，更简单的自然也是可以的。这项研究将工程酵母定位为一个可扩展的平台，其可用于生产3000多种天然MIA以及几乎无限数量的非天然衍生物。” 张杰说道。
“我们选择的目标产物一定是市场需求和价值都很可观，且具备创新挑战的药物”，张杰说，“除了推进天然产物的合成，团队也在做一些非天然的化学修饰，去做药效更好、毒性更低的新药。”
对于未来，张杰透露，他将作为主要合伙人与 Jay Keasling 成立一家合成生物学公司。“我们将通过这家合成生物学公司来产业化这一平台技术，这是我们接下来的工作重点，或者说是公司的一个工作重点。目前公司正在筹备中，很多工作都已经就绪，将于近期宣布成立。”
利用基因工程改造酵母
像酿酒一样“酿造”抗癌药物
造福癌症患者
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