該研究是"973"項(xiàng)目"新功能人造生物器件的構(gòu)建及集成"的重要組成部分，項(xiàng)目的組織者是中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所趙國(guó)屏院士。研究工作由中科院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周志華研究組和中科院上海藥物研究所岳建民研究組合作完成，同時(shí)還獲得了中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向的資助。

    人參號(hào)稱(chēng)"百草之王",在中國(guó)、韓國(guó)和日本用于強(qiáng)身、保健、防病以及抗衰老已有上千年的歷史了。人參皂苷是人參中的主要有效成分，屬于三萜類(lèi)化合物，目前已經(jīng)從人參中分離出了至少60種人參皂苷。稀有人參皂苷CK是口服人參或人參總皂苷后在血液中檢測(cè)到的主要活性成分，被認(rèn)為是人參在體內(nèi)代謝后被吸收到血液并發(fā)揮作用的主要活性分子。CK被報(bào)道具有抗癌、保肝、抗炎癥和治療糖尿病等多種潛在藥用價(jià)值，由于其在防治關(guān)節(jié)炎方面的效果已完成臨床前實(shí)驗(yàn)，2013年國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)開(kāi)展相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)。

    由于CK始終沒(méi)有在人參總皂苷中檢測(cè)到，目前主要是通過(guò)對(duì)原人參二醇型皂苷進(jìn)行糖基水解來(lái)獲取它。這類(lèi)制備方法依賴(lài)于人參皂苷資源的供給。由于野生的人參資源已基本耗竭，而人參的人工栽培又面臨生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、病蟲(chóng)害和連作障礙等問(wèn)題，人參皂苷資源的供給、品質(zhì)及安全性都面臨挑戰(zhàn)。

    利用合成生物學(xué)合成人參皂苷近年來(lái)受到極大的關(guān)注，2011年韓國(guó)科學(xué)家在克隆與鑒定原人參二醇合成途徑關(guān)鍵酶的基礎(chǔ)上構(gòu)建了可以生產(chǎn)原人參二醇的酵母細(xì)胞，2012年科研人員又鑒定了催化原人參二醇產(chǎn)生原人參三醇的細(xì)胞色素P450（CYP716A53v2）。今年1月底，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張學(xué)禮課題組和中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心黃璐琦研究員課題組合作構(gòu)建了同時(shí)產(chǎn)齊墩果酸、原人參二醇和原人參三醇的"人參酵母"細(xì)胞工廠。上述工作提供的酵母合成皂苷元的技術(shù)，為在真正意義上實(shí)現(xiàn)合成人參皂苷奠定了基礎(chǔ)。

    該研究首次構(gòu)建了可以生產(chǎn)"非天然人參皂苷"的酵母細(xì)胞工廠，實(shí)現(xiàn)了人參皂苷的生物合成。并基于重組酵母細(xì)胞中一種新化合物的發(fā)現(xiàn)與鑒定，證實(shí)了在重組酵母細(xì)胞中存在著兩條合成CK的代謝途徑，這暗示著人參中也存在著類(lèi)似的兩條平行的人參皂苷合成途徑。（新華）