获奖项目：阿维菌素的微生物高效合成及其生物制造

　　主要完成人：张立新，张庆，暴连群，姜玉国，刘梅，杨军强，王琳慧，王得明，高鹤永，苗靳

主要完成单位：中国科学院微生物研究所，内蒙古新威远生物化工有限公司，石家庄市兴柏生物工程有限公司，齐鲁制药（内蒙古）有限公司

　　推荐单位：中国科学院

　　获奖等级：国家科技进步奖二等奖

　　项目简介：

纵观世界历史，大国的崛起无不伴随着科技突破与机制体制创新。随着大村智院士、Campbell博士和屠呦呦教授因阿维菌素和青蒿素在寄生虫感染病和疟疾治疗上的成功应用而获得2015年诺贝尔生理与医学奖，天然产物有望迎来又一个黄金时代。我国是世界工厂，同时也是天然药物的资源大国，如何在此基础上完成产业升级，实现大国崛起的中国梦是一项艰苦卓绝的工作。阿维菌素是由阿维链霉菌生产的高效低毒生物杀虫剂, 对保证我国粮食、农产品安全和医药健康具有重大意义。我国的阿维菌素产业打破美国默克公司的技术垄断，从无到有，从弱到强，再到完全独占国际市场并解决了核心菌株自主知识产权、产品安全、环保以及高效发酵的系统工艺，完成了一部自主创新、弯道超车的壮举，为我国其它微生物天然产物药物的高效生物制造提供了可借鉴的理论、工具和方法，也起到了很好的示范和促进作用。

我国原有阿维菌素生产菌株的效价较低，而高消耗、高污染，片面追求生产规模的粗放型发展模式已经成为阻碍低碳经济持续高速发展的瓶颈，如何从根本上解决问题，即提高生产菌株的单位发酵产量和原料利用率，降低能耗和生产成本，减少环境污染，是促进我国从“发酵大国”向“发酵强国”转型的关键。该项目以遗传操作获得阿维菌素的高产突变菌株为核心，研发出一套通过合成生物学方法大幅提高微生物来源的药物产能的技术体系。通过比较阿维菌素高低产菌在组学上的差异，发现并解析了阿维菌素的高产机制，并对转录调控因子σHrdB的基因进行了精确定位和调控，获得了一系列阿维菌素高产突变菌株。同时优化了发酵过程控制参数、设备等因素，从而实现了阿维菌素的高效生物合成。在120~550 立方米发酵罐中，颠覆性地提高了阿维菌素B1a的产量1000倍，至9g/L以上，市场价格降低了50倍，污染显著降低。生产效率较国际上阿维菌素发酵水平最高的美国默克公司提高60%以上。自 2008 年，该高产菌株及其发酵工艺先后在内蒙古新威远生物化工有限公司，石家庄市兴柏生物工程有限公司，齐鲁制药（内蒙古）有限公司等企业推广应用，阿维菌素年产量达 2500 吨，占全国总产量的 70%以上，近三年实际增创经济效益近8亿元。该项目的研究成果已发表在自然（Nature）和美国科学院院刊（PNAS）等SCI期刊上，共计15篇，单篇最高他引53次，并获国家发明专利授权7项。

诺奖分子阿维菌素

科研论文

 
授权专利

 
精确设计调控元件

 
阿维菌素产业联盟成立