当前位置:主页 > 科技资讯 >

黑科技驱动世界的100项技术(21)科技资讯

来源:本站整理 发表于:2019-01-04 17:01:18 阅读:

黑科技驱动世界的100项技术(21)

人造蛛丝和分子农药

◎ 日经BP社/编 艾 薇/著

在利用生物进行物质生产的各项技术中,人工蛛丝生产纤维、服装、工业产品等成为备受瞩目的全新生物科技趋势。

蛛丝由蛋白质构成,强度超过钢铁,又比尼龙更有伸缩性,耐热温度据说超过300度。将构成蛛丝的蛋白质的基因植入到其他微生物的基因中,这样微生物就可以产出蛛丝原料,创造出新品质的纤维产品。日本率先发起挑战的是关山和秀董事长创立的Spiber公司。这家庆应大学创立的初创公司坐落于山形县鹤冈市。

Spiber成立于2007年,公司的目标是研发人造蛛丝纤维的量产技术,2014年与零件制造商小岛冲压工业(KOJIMA INDUSTRIES CORPORATION)合并,更名为Xpiber。2015年引进年产能力达20吨的生产设备。小岛冲压工业曾是丰田汽车的合作企业。

使用植入了目的基因的生物生产蛋白质,这种技术并不陌生。20世纪70年代,基因重组技术闪亮登场,蛋白质的批量生产成为可能,但是高昂的制造成本却是一项需要攻克的难题。实际上,Spiber公司为降低使用转基因生物生产蛋白质的成本,从各个方面入手,反复研究讨论。正式研究开始以来,生产性能提高了4500倍,制造成本降低到1/53000。但是,如果想用由蛋白质构成的人工蛛丝代替化学纤维抢占现有市场,必须进一步削减成本,改良蛛丝蛋白质结构,制造多种用途的纤维产品。

不少国家和地区都在尝试利用已有的农林畜牧业基础设施制造低成本的转基因蛋白,“分子农业”的研究活动比较活跃。

举个日本国内的分子农业例子,从2017年开始,日本农林水产省开始推行“通过蚕业革命创造新产业项目”。顾名思义,重组蚕的基因后,人们就可以在蚕丝中生产目标蛋白质。项目的目的主要是生产医药品原料、进一步提高生产效率,获得了农林水产省的大力支持。

目前,日本全国的养蚕农户已经减少到500户,而以前曾经超过200万户,众多养蚕农户曾遍布全国各地。蚕是驯化的昆虫,人们不断改良品种,长期驯养,改良后的蚕成活率高,出丝量大。如果在蚕基因中导入目标蛋白质的基因,就可以按照养蚕的方法量产蛋白质。通常微生物、动物细胞产生蛋白质时,细胞需要经过破裂、分离提纯等流程,但是如果直接在茧丝中生产蛋白质的话,分离提纯工序则相对方便。

早在农林水产省项目之前,修改蚕茧基因、进行物质生产的方法就已经有所应用。2016年,生物初创企业——免疫生物研究所就投入了10亿日元,在群马县前桥市建立了使用转基因蚕生产蛋白质的试点工厂,生产有用蛋白质。研究所完善医药品制造的质量管理体制,利用自动饲养装置,配备了一次性饲养8万-9万只桑蚕的设备,制造药用蛋白质。公司利用重组基因的桑蚕生产蛋白质,供药物、研究试剂、化妆品等多个渠道使用。

如上所述,转基因生产蛋白质的技术应用历史悠久,以医药品为中心,广泛应用于洗涤剂的酵素、化妆品中。不仅如此,有的蛋白质药品也利用了转基因山羊或转基因兔子的乳汁蛋白质、鸡蛋蛋白质作为原料。