Bỏ qua Lệnh Ruy-băng Bỏ qua nội dung chính
Tìm kiếm
Tìm kiếm
Hình ảnh liên kết
Liên kết webiste trong tỉnh
Liên kết webiste các tỉnh
Lượt truy cập

 

 Nội dung

 
​Vi khuẩn sửa đổi sản xuất các hợp chất hiếm và có giá trị thương mại với khối lượng lớn   06-02-2017
Sử dụng công nghệ lên men tân tiến, công ty khởi nghiệp công nghệ sinh học công nghiệp Manus Bio hy vọng sẽ sản xuất được các loại hương liệu, nước hoa và các sản phẩm xanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn và còn có thể tạo ra các sản phẩm mới trong quá trình đó.


Công ty trực thuộc của MIT Manus Bio vừa tạo ra được một quá trình chi phí thấp để sửa đổi vi khuẩn bằng các đường dẫn trao đổi chất phức tạp vay mượn từ thực vật mà có thể tạo ra một loạt các thành phần hiếm và đắt đỏ sử dụng cho nhiều sản phẩm

Công ty trực thuộc của MIT Manus Bio vừa tạo ra được một quá trình chi phí thấp để sửa đổi vi khuẩn bằng các đường dẫn trao đổi chất phức tạp vay mượn từ thực vật mà có thể sản xuất một loạt các thành phần hiếm và đắt đỏ được sử dụng để sản xuất nước ngọt ít calorie, nước hoa, kem đánh răng, chất tẩy, thuốc sâu và thậm chí thuốc chữa bệnh trong số các sản phẩm khác. Hơn nữa, vi khuẩn tái lập trình còn cho phép kiểm soát nhiều hơn việc xác định và tách chiết các hợp chất suốt đường dẫn trao đổi chất mà có thể dẫn tới phát hiện các thành phần hợp chất mới.

Gần đây nhất, Manus vừa tái tạo được một quá trình thực vật tự nhiên trong vi khuẩn để sản xuất với chi phí thấp khối lượng lớn một hợp chất stevia rất được ưa chuộng là chất tạo ngọt không calorie có tên Rebaudioside M (Reb M) vốn được chú ý vì ngọt hơn rất nhiều so với các chất tạo ngọt thay thế thương mại ngày nay. Trong tự nhiên, chỉ 0,05% hợp chất này có thể được khai thác từ cây stevia, do đó các công ty khai thác nhiều hơn nhưng thu được hợp chất đắng hơn.

Trái lại, Manus đã sửa đổi vi khuẩn để mô phỏng đường dẫn trao đổi chất của cây stevia. Khi được đưa vào quá trình lên men của công ty, vi khuẩn sản sinh hợp chất với độ tinh khiết trên 95%.

Sản xuất được chất làm ngọt mới này chứng minh cách kỹ thuật vi khuẩn của Manus có thể sử dụng để tạo ra các hương vị tinh chế hơn và các sản phẩm khác tiết kiệm chi phí hơn, đồng sáng lập công ty Gregory Stephanopoulos cho biết. Trung bình, quy trình của Manus có chi phí bằng khoảng 1/10 so với bất kỳ phương pháp khai thác thực vật nào và giảm đáng kể sử dụng tài nguyên đất.

“Nếu bạn lấy hợp chất gốc từ cây stevia, nó sẽ có vị như kim loại. Nhưng nếu bạn tách các thành phần của đường dẫn trao đổi chất và tìm từng hợp chất, rốt cuộc bạn sẽ có được sản phẩm ưng ý nhất”, Stephanopoulos cho biết thêm.

Quy trình lên men thương mại của Manus liên quan đến việc sửa đổi vi khuẩn bằng các đường dẫn trao đổi chất thực vật và đặt chúng vào các nồi lên men quy mô lớn với đường rẻ tiền được cung cấp để làm thức ăn cho vi khuẩn. Trong khi lên men, vi khuẩn sản sinh lượng lớn các thành phần mà có thể được tách chiết bằng các quy trình thương mại. Manus đang có kế hoạch nâng lên quy mô thương mại trong năm nay và bán sản phẩm cho các đối tác công nghiệp.

Một sản phẩm khác trong quy trình của Manus là một hợp chất hiếm có tên nootkatone, một thành phần chính có trong trái bưởi chùm được sử dụng làm chất đuổi côn trùng thân thiện với môi trường. Hiện tại hợp chất có ch phí sản xuất mấy trăm USD mỗi kg bằng các phương pháp truyền thống. Nhưng được sản xuất với chi phí rẻ hơn và khối lượng lớn hơn, chất này có thể sử dụng như một cách an toàn với môi trường để giúp chống lại bệnh Lyme, sốt rét, virus Zika và các mầm bệnh do côn trùng lây lan khác chẳng hạn.

Lên men vi khuẩn sửa đổi để sản xuất một số hợp chất đã trở nên phổ biến hơn trong những năm gần đây. Nhưng chìa khóa cho quy trình của Manus là sửa đổi đường dẫn sao cho nó có thể sản xuất đủ khối lượng các hợp chất đó để hấp dẫn về mặt thương mại, theo Stephanopoulos. “Gộp các gen lại với nhau để tạo ra một sản phẩm thì ổn nhưng nó không cho bạn một nền tảng để sản xuất một thứ gì đó một cách tiết kiệm chi phí. Có một bước nhảy vọt lớn giữa tạo ra vài miligam với vài gam một hợp chất, đó là thứ bạn cần để làm cho nó khả thi thương mại”, ông nói.

Công nghệ cốt lõi bắt nguồn từ một công trình mới lạ mà Stephanopoulos và CEO Manus Bio Parayil bắt đầu tại MIT. Giữa những năm 2000, hai nhà nghiên cứu đã sửa đổi đường dẫn trao đổi chất phức tạp này ở vi khuẩn vốn sản sinh isoprenoid, một nhóm đa dạng gồm hơn 60.000 phân tử được sử dụng để sản xuất nhiều dạng sản phẩm, gồm cả thuốc chữa bệnh. Điều chỉnh đường dẫn đó cho mục đích thương mại đã được thực hiện trước đó “nhưng lúc đó chúng tôi chỉ đặc biệt chú ý đến khối lượng sản phẩm được tạo ra”, Stephanopoulos cho biết.

Năm 2010, Stephanopoulos, Parayil và các nhà nghiên cứu khác tại MIT đã công bố báo cáo đầu tiên về công trình trên tạp chí Science. Trong đó, họ mô tả sửa đổi vi khuẩn với một đường dẫn trao đổi chất gồm 17 bước trung gian phức tạp mà có thể sản xuất khối lượng lớn các hợp chất trung gian quan trọng của thuốc ung thư Taxol, ban đầu được khai thác từ vỏ cây thủy tùng Thái Bình Dương. Để làm như vậy, các nhà nghiên cứu đã bổ sung các enzyme và gen thực vật vào đường dẫn vốn giúp làm xúc tác cho các bước trung gian và loại bỏ nghẽn cổ chai làm chậm đường dẫn. Làm như vậy đã tăng sản lượng hợp chất lên 1000 lần so với các phương pháp sửa đổi vi khuẩn truyền thống.

Một nét chính về báo cáo nghiên cứu theo Parayil là sử dụng các enzyme cắt các đường dẫn liên tục thành một mạng lưới các phân tử đặc thù, riêng biệt mà có thể dễ dàng kiểm soát và sửa đổi hơn – một quá trình được gọi là kỹ thuật trao đổi chất phân tử đa chiều (MMME). “Cơ bản, ý tưởng cốt lõi đang đơn giản hóa sinh học cho việc sửa đổi”, ông nói.

Năm 2012, hai nhà nghiên cứu đã mở phòng thí nghiệm của Manus tại Cambridge để thương mại hóa công nghệ.

Hiện nay, công nghệ của Manus đã được xác nhận trong nhiều sách báo học thuật, bao gồm tạp chí Science và PNAS. Cùng với MMME, quy trình nay kết hợp cả sửa đổi protein tích hợp đường dẫn vốn sử dụng các công cụ thiết kế để cho phép sửa đuổi enzyme nhanh chóng và hiệu quả và phân tích omic đa chiều, một bộ công cụ phân tích phát hiện những chỗ nghẽn cổ chai trong các đường dẫn trao đổi chất.

Ngoài cắt giảm chi phí và giảm sử dụng tài nguyên đất, công nghệ còn là một nền tảng “có thể hỗ trợ phát hiện các phân tử mới”, Parayil cho biết. Trong tự nhiên chẳng hạn, một hợp chất được khai thác từ một loài cây là sản phẩm cuối cùng của các quá trình trao đổi chất dài và phức tạp với nhiều bước trung gian. Hiện tại, không có một cách nào để phát hiện tất cả các hợp chất được tạo ra trong suốt quá trình đó.

Tuy nhiên, Manus có thể theo dõi toàn bộ đường dẫn trao đổi chất và xác định, điều chỉnh và có tiềm năng trích chiết các hợp chất trước đây chưa từng được thử nghiệm được tạo ra ở bất kỳ giai đoạn nào. Làm như vậy, bạn đang nhân lên một cách đáng kinh ngạc số lượng hóa chất mà có thể sở hữu các thuộc tính rất quan trọng như dược phẩm, hương liệu và thuốc trừ sâu, Stephanopoulos cho biết. Và danh sách đó còn có thể dài hơn nữa trong tương lai.

LH (PhysOrg)

In nội dung
Các tin đã đăng ngày
Chọn một ngày từ lịch.
 
 

 THÔNG BÁO

 
 

 Thủ tục hành chính

 
 

 Hình ảnh hoạt động

 
  • Vận động viên tham gia giải cầ...
  • Đại diện Ban tổ chức trao giải...
  • Ông Nguyễn Phú Tình, Giám đốc ...
  • Thanh tra Sở KH&CN đạt giả...
  • Phó giám đốc Sở KH&CN Huỳn...
  • Hình ảnh tặng quà cho hộ nghèo...
  • Thanh tra Sở KH&CN tham gi...
VIDEO CLIP
  • Ứng dụng công nghệ đèn LED trong sản xuất đạt hiệu quả cao
  • Đoàn xúc tiến đầu tư tại Đài Loan làm việc với Công ty Công nghệ sinh học Vạn Bảo Lộc
  • Đồng Nai là tỉnh đầu tiên được đo hàm lượng vàng
  • Công bố chỉ dẫn địa lý cho chôm chôm Long Khánh
  • Hội thảo nhân rộng mô hình ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp
  • Hội nghị cán bộ công chức và triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2015
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 2
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 1
  • Nhiều trạm xăng dầu sử dụng công nghệ cao gắn chíp qua mắt người tiêu dùng và các cơ quan chức năng
  • Ký kết thỏa thuận hợp tác với trường Đại học Okayama (Nhật Bản)