植物細(xì)胞培養(yǎng) 能否填補高價值植物化合物需求

植物細(xì)胞培養(yǎng)是在生物反應(yīng)器中繁殖植物細(xì)胞，優(yōu)化其生長條件，以快速生產(chǎn)人類所需的高價值化合物。

比起直接從植物中提取目標(biāo)化合物，植物細(xì)胞培養(yǎng)節(jié)約水土資源、不受環(huán)境干擾、供應(yīng)穩(wěn)定、效率高；比起精密發(fā)酵，植物細(xì)胞具有微生物不具備的某些代謝途徑。

植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)用于一些商業(yè)規(guī)模的藥物生產(chǎn)。雖然該技術(shù)成本并不低，但在供應(yīng)鏈越來越不可預(yù)測的高價值植物藥等方面具有巨大的潛力。以下列舉了四家該領(lǐng)域的初創(chuàng)公司。

GBL公司

總部位于英國的Green Bioactives Ltd（GBL）于2019年通過“創(chuàng)新英國”資助的“大學(xué)研究創(chuàng)新商業(yè)化”成立；2020年3月在羅斯林創(chuàng)新中心開設(shè)了研究實驗室，隨后獲得了另一筆資金并繼續(xù)開發(fā)新技術(shù)；2022年12月籌集了260萬英鎊（320萬美元）種子輪融資，由Eos Advisory LLP領(lǐng)投。

GBL首席執(zhí)行官大衛(wèi)·麥克羅伊表示，從Croda到Givaudan的大公司已經(jīng)在化妝品中使用植物細(xì)胞培養(yǎng)。近年來，針對食品和營養(yǎng)等其他行業(yè)的“一大批植物細(xì)胞培養(yǎng)初創(chuàng)公司”已經(jīng)“突然出現(xiàn)”，部分原因是越來越多的公司制定了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。但另一個關(guān)鍵驅(qū)動因素是植物組學(xué)、基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的快速增長。這有助于像GBL這樣的初創(chuàng)公司選擇最佳植物品種和細(xì)胞系。

他認(rèn)為，最值得通過植物細(xì)胞培養(yǎng)的“目標(biāo)生物活性物質(zhì)”是由于未知或復(fù)雜的生物化學(xué)步驟而難以低成本化學(xué)合成的化合物。

GBL布局了圍繞植物維管干細(xì)胞（VSC）培養(yǎng)的重要專有技術(shù)和專有知識產(chǎn)權(quán)。VSC有可能分化成功能和結(jié)構(gòu)上不同的初級植物組織。通過適當(dāng)?shù)耐庠椿瘜W(xué)誘導(dǎo)，可以培養(yǎng)植物V S C以產(chǎn)生目標(biāo)生物活性分子。

其技術(shù)與專利包括：

與植物VSC的分離和高產(chǎn)的培養(yǎng)結(jié)果有關(guān)的專利，而不是使用低產(chǎn)的分化細(xì)胞（DDC）；專有的“產(chǎn)量提升”遺傳程序，用于生成和鑒定產(chǎn)量最高的植物細(xì)胞培養(yǎng)系；分子“基因開關(guān)”的專有鑒定/開發(fā)，以進(jìn)一步提高天然產(chǎn)物產(chǎn)量。

由于人們感興趣的許多植物分子是植物應(yīng)對某種壓力時所產(chǎn)生，該公司通過模仿這種環(huán)境壓力誘導(dǎo)植物細(xì)胞合成。

GBL產(chǎn)品管線以市場為導(dǎo)向，但尚未公開全部。不過根據(jù)官網(wǎng)資料得知該公司顯著提高了紫杉醇的產(chǎn)量，紫杉醇是從生長緩慢的紅豆杉樹中分離出來的一種抗癌藥物。

“植物組織培養(yǎng)是一門科學(xué)，但它也是一門藝術(shù)和專有技術(shù)，所以，哪怕某些化合物已被第三方擴展，并不意味著你可以做到。”

Chi Botanic

Chi Botanic成立于2017年，總部位于加州，該公司認(rèn)為通過植物細(xì)胞培養(yǎng)制造某些生物活性物質(zhì)，本質(zhì)上比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更有效。

該公司的首席執(zhí)行官慕塞博士對此解釋道，這是因為許多次生代謝物對植物具有非常特殊的功能，通常由植物的專門組織或在植物生命周期的某個階段制造。如果連續(xù)地保持這種特定時間點或環(huán)境下的細(xì)胞生理學(xué)狀態(tài)，生產(chǎn)力將會數(shù)以千倍地提高。

Chi Botanic在植物細(xì)胞上使用也在酵母和細(xì)菌上應(yīng)用的自動化和高通量篩選方法，以有效篩選合適的植物細(xì)胞。

Chi Botanic的研發(fā)管線包括蘆薈、柑橘類、水稻、鳶尾、香根草和香草相關(guān)的化合物。

該公司的細(xì)胞蘆薈制品含有在蘆薈葉中發(fā)現(xiàn)的、但并不存在于目前已有商品中的有益化合物（某些活性酶、類黃酮和維生素）；另一方面，由于蘆薈葉必須經(jīng)過加工才能去除其中的毒素，該公司也正在解決這一個問題。從柑橘中提取的精油有廣泛作用，但柑橘面臨著植物病害和生長效率的問題。

香草市場目前仍然由石化衍生物合成的香蘭素主導(dǎo)，但香蘭素與全譜香草提取物不同。該公司剛剛獲得了美國農(nóng)業(yè)部17.5萬美元的小型企業(yè)創(chuàng)新研究撥款，以進(jìn)一步推動其在這一領(lǐng)域的工作。

在擴大規(guī)模上，慕塞表示可以直接與Phyton Biotech等公司合作，與此同時也在開發(fā)低廉的材料以用于模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)。

到目前為止，慕塞已經(jīng)籌集了約220萬美元，并通過贈款和共同開發(fā)產(chǎn)品從非稀釋性資金中籌集了大約與此等值的資金，現(xiàn)在正在尋求600萬美元種子輪融資。

Novella公司

以色列植物細(xì)胞培養(yǎng)初創(chuàng)公司Novella成立于2022年2月。

Novella專注于已有成熟市場的植物分子。該公司從超過22種植物開始進(jìn)行研究，經(jīng)調(diào)研后，決定縮小范圍到4～5種。其最感興趣的產(chǎn)品類別是香精、植物藥物、營養(yǎng)保健品和功能性食品配料，產(chǎn)品預(yù)計將在2025年底或2026年初上市。“不是因為研發(fā)，而是因為監(jiān)管時間，”其創(chuàng)始人Itay Dana強調(diào)說，“在歐洲將不得不通過Novel Foods流程，而在美國將通過GRAS流程。”

雖然該公司正在利用其對植物遺傳學(xué)和代謝途徑的理解來選擇生產(chǎn)生物活性物質(zhì)的最佳品種和細(xì)胞系，但Novella“不制造轉(zhuǎn)基因生物，也不做任何基因編輯，”Itay說，“這對市場接受度很重要。”

Ayana Bio公司

總部位于波士頓的Ayana Bio是Ginkgo Bioworks的衍生公司，成立于2021年，由Viking Global Investors和Cascade Investment Group領(lǐng)投的A輪融資為3000萬美元。

近日，該公司推出了通過植物細(xì)胞培養(yǎng)的第一批成分——源于檸檬香蜂草和紫錐菊的活性物質(zhì)。這兩種成分是膳食補充劑中的兩種既定成分，用于睡眠、情緒和免疫支持；除此，該公司也在研發(fā)來自藏紅花、可可和藍(lán)莓的相關(guān)化合物。

Ayana不是在對其細(xì)胞進(jìn)行基因工程，而是使用基因組測序來了解細(xì)胞背后的遺傳學(xué)，并使用代謝組學(xué)來讀取細(xì)胞內(nèi)生物合成的化合物。通過將遺傳譜與代謝物譜聯(lián)系起來，它可以選擇更快地提供更高滴度（目標(biāo)物質(zhì)產(chǎn)量）的細(xì)胞系。