高通量篩選技術在工業生物技術中的應用

2021-02-18 清華研究院生物育種中心

本期為您推薦江南大學生物工程學院生物系統與生物加工工程研究室周景文研究團隊發表在《Trends in Biotechnology》上的一篇文章，原文題目為：High-Throughput Screening Technology in Industrial Biotechnology.

用於工業生物技術的微生物通常被稱為細胞工廠，可以合成許多重要原料。自然分離的微生物由於產量低，對惡劣的工業條件的耐受性弱等原因很少能直接用於工業化生產。為促進目標產物的高產量、高轉化率和高生產強度的相對平衡，一些針對微生物的隨機誘變技術（如近些年來新興的ARTP及重離子輻射）和合理的工程方法（如用於微生物的高通量培養、篩選及適應性進化的MMC系統）已逐步得到應用。另一方面，由於微生物有益突變的可能性非常低（<1/105），傳統篩選過程受到低通量和檢測方法落後等限制，導致篩選效率低，篩選成本高。因此，開發在大容量突變庫中快速篩選微生物菌株的方法至關重要。本文討論了在選育工業微生物過程中需要重點考慮的兩個方面：如何擴大篩選範圍（包括多樣性突變庫的獲取及擴大篩選範圍的技術）和如何提高對目標產物的識別（用來檢測突變體或工程菌株合成特定目標產物的分析方法），以及詳盡綜述了高通量篩選策略在工業生物技術中的應用。在基於合成生物學、納米技術和人工智慧快速發展的背景下，文章展望了工業生物技術中高通量篩選在當前面臨的挑戰和可能的改進方向。指出合理整合這些先進技術將是構建更高效、應用更廣泛的工業微生物的重要驅動力。

 

圖1 高通量篩選策略促進微生物細胞工廠合成相關產物

 

圖2 構建微生物多樣性菌體庫的策略

 

圖3 不同篩選策略的篩選流程及通量

 

圖4 構建高通量篩選模型所用的策略

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