當(dāng)前，全球?qū)γ高M(jìn)化的關(guān)注體現(xiàn)在制藥、科研、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域，技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用也在前端市場(chǎng)展現(xiàn)出強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。與此同時(shí)，包括Nature Biotechnology在內(nèi)的多家行業(yè)媒體也關(guān)注到該技術(shù)領(lǐng)域的巨大潛力，在科研突破、市場(chǎng)投資、發(fā)展挑戰(zhàn)等方面的深度解讀和探討，進(jìn)一步推高了該技術(shù)領(lǐng)域的熱度。作為一項(xiàng)前沿的共性技術(shù)，如何提升酶活力、提高酶進(jìn)化效率等問(wèn)題，成為科研人員的重要攻關(guān)方向之一。走在行業(yè)發(fā)展前端，凱萊英合成生物技術(shù)研發(fā)中心(CSBT)持續(xù)深耕該領(lǐng)域核心技術(shù)，通過(guò)DNA服務(wù)平臺(tái)等的搭建和高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)公司在生物技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的更高水平創(chuàng)新發(fā)展。
凱萊英DNA服務(wù)平臺(tái)進(jìn)一步滿足了公司合成生物學(xué)多元業(yè)務(wù)發(fā)展需求，為酶工程和微生物細(xì)胞工廠的快速開發(fā)、高通量進(jìn)化、基因組工程及代謝工程改造提供全流程的支持服務(wù)。平臺(tái)配備了行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的高通量設(shè)備，搭配多款自動(dòng)化移液、分裝和檢測(cè)設(shè)備。這些設(shè)備協(xié)同運(yùn)作，極大地提高了工作效率，保證了各項(xiàng)操作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
在堅(jiān)實(shí)的硬件條件基礎(chǔ)上，DNA服務(wù)平臺(tái)的創(chuàng)新應(yīng)用在公司合成生物學(xué)業(yè)務(wù)高效性、靈活性、安全性等方面展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)，提供了強(qiáng)大助力。在快速響應(yīng)方面，DNA服務(wù)平臺(tái)的運(yùn)行簡(jiǎn)化了樣品送檢流程，免去運(yùn)輸時(shí)間，減少了環(huán)境因素對(duì)樣品的影響，可以半天之內(nèi)得到檢測(cè)結(jié)果，有力的支持了研發(fā)任務(wù)的快速推進(jìn)；在定制優(yōu)化方面，平臺(tái)可以根據(jù)不同項(xiàng)目的具體需求，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，對(duì)于小眾品類樣品進(jìn)行個(gè)性化定制操作，有效保障了項(xiàng)目的順利進(jìn)行；在數(shù)據(jù)閉環(huán)方面，平臺(tái)的全部操作均在凱萊英內(nèi)部完成，不僅極大地保障了研發(fā)數(shù)據(jù)的安全性和保密性，更為客戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)構(gòu)建起了堅(jiān)固防線，為凱萊英合成生物學(xué)業(yè)務(wù)注入了強(qiáng)勁動(dòng)力，助力其在生物技術(shù)的前沿領(lǐng)域穩(wěn)步前行，開啟新的篇章。
凱萊英合成生物技術(shù)研發(fā)中心不僅通過(guò)DNA服務(wù)平臺(tái)提升了研發(fā)效率，更在此基礎(chǔ)上成功構(gòu)建起一站式合成生物服務(wù)能力，涵蓋從分子生物學(xué)(重組表達(dá))到產(chǎn)品應(yīng)用的全流程。憑借深厚的基礎(chǔ)學(xué)科研究和技術(shù)沉淀，生物技術(shù)研發(fā)中心在制藥及生命科學(xué)領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并積極拓展至食品、化妝品、農(nóng)業(yè)和工業(yè)制品等領(lǐng)域，進(jìn)一步擴(kuò)大了合成生物技術(shù)的應(yīng)用范圍。
凱萊英合成生物技術(shù)研發(fā)中心目前擁有轉(zhuǎn)氨酶、酮還原酶、氨基酸脫氫酶、亞胺還原酶、腈水解酶、烯烴還原酶、單加氧酶、酯酶、酰化酶等30多類、共3400多種工程酶以及超過(guò)30萬(wàn)個(gè)突變體，并成功將高活性、多品種的工程酶應(yīng)用于他汀類藥物、格列酮類藥物、培南類藥物等諸多重磅藥物的商業(yè)化生產(chǎn)之中。此外，還開發(fā)了一系列酶篩選試劑盒，為客戶提供便捷、高效的反應(yīng)篩選工具，助力客戶快速優(yōu)化酶催化反應(yīng)條件，加速研發(fā)進(jìn)程。
凱萊英合成生物技術(shù)研發(fā)中心整合基因合成、突變體庫(kù)構(gòu)建、蛋白表達(dá)、反應(yīng)篩選及數(shù)據(jù)處理等多個(gè)環(huán)節(jié)，成功搭建了專業(yè)且成熟的酶進(jìn)化平臺(tái)，為酶的高效進(jìn)化和應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
1) 基因合成：精準(zhǔn)且快速構(gòu)建基因
基因合成作為酶工程的起點(diǎn)，借助DNA服務(wù)平臺(tái)能夠快速、精準(zhǔn)地合成目標(biāo)基因序列(每條基因耗時(shí)<1周)，為后續(xù)的酶進(jìn)化提供高質(zhì)量的基因模板。相關(guān)數(shù)據(jù)和信息均在凱萊英內(nèi)部閉環(huán)處理，為客戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供了全面的保護(hù)。
2) 突變體庫(kù)構(gòu)建：多樣化突變策略
在基因合成的基礎(chǔ)上，凱萊英酶進(jìn)化平臺(tái)利用多種突變策略構(gòu)建高通量突變體庫(kù)。通過(guò)隨機(jī)突變、定點(diǎn)突變和組合突變等多種方法，平臺(tái)能夠生成多樣化的酶突變體庫(kù)。AI技術(shù)的融入進(jìn)一步優(yōu)化了突變位點(diǎn)的選擇，高通量的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)僅需1分鐘就能完成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，基于分子動(dòng)力學(xué)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析及催化過(guò)渡態(tài)建模，使得突變位點(diǎn)的選擇更加精準(zhǔn)高效(成功率>50%)，顯著提高了突變體庫(kù)的質(zhì)量和多樣性。
3) 蛋白表達(dá)：高效無(wú)細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)
凱萊英自主研發(fā)的無(wú)細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)是酶進(jìn)化平臺(tái)的核心亮點(diǎn)之一。傳統(tǒng)酶進(jìn)化過(guò)程通常需要復(fù)雜的培養(yǎng)和純化步驟，耗時(shí)且效率低下。而無(wú)細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)將酶進(jìn)化從傳統(tǒng)的15步、持續(xù)數(shù)周的操作過(guò)程縮短至3步，僅需3日即可完成，極大地提高了蛋白表達(dá)效率，加快了酶進(jìn)化項(xiàng)目的推進(jìn)速度。
4) 反應(yīng)篩選：高通量篩選系統(tǒng)
酶進(jìn)化的關(guān)鍵在于快速篩選出性能優(yōu)異的突變體。凱萊英酶進(jìn)化平臺(tái)配備了先進(jìn)的高通量篩選系統(tǒng)，能夠快速地評(píng)估突變體的催化性能。目前，無(wú)細(xì)胞高通量酶篩選效率可達(dá)單日5000個(gè)反應(yīng)，搭配使用微流控技術(shù)進(jìn)行篩選，每周可篩選的反應(yīng)數(shù)目可進(jìn)一步提升至大于30萬(wàn)個(gè)反應(yīng)，顯著提升了篩選效率。
5) 數(shù)據(jù)處理
同時(shí)，對(duì)于酶進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，使用序列-適應(yīng)度機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分析、歸納和預(yù)測(cè)，大幅降低了進(jìn)化過(guò)程中待檢測(cè)突變體數(shù)量(較傳統(tǒng)定向進(jìn)化降低約10倍)，成功解決組合突變位點(diǎn)的難題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效利用，推動(dòng)酶進(jìn)化的高效迭代。此外，基于凱萊英酶進(jìn)化平臺(tái)私有數(shù)據(jù)，對(duì)大模型進(jìn)行了微調(diào)，并開發(fā)了專有的評(píng)估算法(打分函數(shù))，顯著提高了大模型預(yù)測(cè)了準(zhǔn)確性(準(zhǔn)確率>40%)，可生成進(jìn)一步提高了酶進(jìn)化的效率。
目前，凱萊英酶進(jìn)化平臺(tái)可在3天內(nèi)完成一輪酶進(jìn)化，每輪性能提升3-20倍以上，為酶的高效進(jìn)化和應(yīng)用提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，在未來(lái)，凱萊英將繼續(xù)在生物酶催化領(lǐng)域深耕細(xì)作，積極探索新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步貢獻(xiàn)更多力量。
