突破“植物黄金”量产瓶颈：稀有人参皂苷高效生产新方案

3月4日消息，人参和三七等传统中药材中含有一种珍贵成分——稀有人参皂苷，这是原型人参皂苷的代谢产物，具有更高的生物活性，更容易被人体吸收利用。研究表明，稀有人参皂苷具备抗肿瘤、抗炎和增强免疫力的作用，但由于其在植物中的含量极低（通常低于0.1%），且提取难度大，因此价格昂贵，被誉为“植物黄金”。

近日，天津大学药学院梅坤荣副教授团队与高文远教授团队通过合成生物学技术，成功开发出一种能够高效生产稀有人参皂苷的新元件，为实现“植物黄金”的规模化生产奠定了重要基础。相关研究成果已发表于国际知名学术期刊先进科学。

该研究聚焦于稀有人参皂苷生物合成过程中的核心元件——糖基转移酶。这种酶负责催化皂苷合成的最后一步，直接决定了产物的种类和产量。然而，现有糖基转移酶的催化效率较低，成为制约生产的瓶颈。为此，研究团队通过蛋白质工程手段设计并构建了突变体酶，显著提升了催化效率。

实验结果表明，经过改造的酶更倾向于合成稀有人参皂苷，且生产效率明显提高，为后续的大规模生产提供了可能。研究团队还结合基因编辑和细胞器工程等合成生物学策略，构建了一种植物细胞工厂，初步实现了稀有人参皂苷的生物合成。在此基础上，他们进一步对糖基转移酶进行定向优化，突破了天然酶催化效率的限制。

梅坤荣表示：“这项研究的意义在于提出了稀有人参皂苷高效生产的全新解决方案。随着合成生物学技术的不断发展，未来稀有人参皂苷的生产成本有望大幅降低，让更多人能够方便地使用这种珍贵的‘植物黄金’。”