Важный биохимикат производится в больших масштабах с помощью E. coli

Исследователи из Центра биологической устойчивости DTU разработали штамм E. coli, который производит большое количество аминокислоты серин.

Серин — это аминокислота, важная для человека, и она имеет широкое применение:

• В фармацевтической и косметической промышленности как увлажнитель.
• В химической промышленности, где его можно преобразовать в пластмассы, моющие средства, пищевые добавки и другие продукты.
• Он назван одним из 30 наиболее перспективных биологических веществ для замены химикатов нефтяной промышленности, если удастся снизить стоимость производства.

Проблема в том, что серин токсичен для E. coli — бактерии быстро "сдаются", если им нужно производить его в больших количествах.

Роль роботов в разработке

Чтобы создать устойчивые клетки, ученые использовали автоматизированную «адаптивную лабораторную эволюцию» (ALE):

1. Клетки E. coli подвергали воздействию небольшого количества серина.
2. Когда клетки адаптировались, их переносили в среду с более высокой концентрацией.
3. Процесс повторяли несколько раз, отбирая наиболее устойчивые клетки.

«Клеточный рост необходимо контролировать 24 часа в сутки... У нас так много образцов, что контролировать все клетки вручную было бы почти невозможно. Поэтому крайне важно использовать роботов ALE», — объясняет ведущий автор исследования Хеманшу Мундхада.

После отбора толерантные клетки E. coli были генетически оптимизированы для производства серина.

Рекордная продуктивность

Оптимизированный штамм показал самую высокую из известных продуктивность: 250–300 граммов серина на каждый кг добавленной глюкозы (сахара).

Клетки также могут использовать побочные продукты сахарного производства, например, мелассу, и менее дорогие сахара, что делает процесс более привлекательным.

Путь к коммерциализации

В настоящее время серин производят с помощью других микробов, используя химически полученный и относительно дорогой глицин. Новый метод на основе E. coli и сахара потенциально дешевле и устойчивее.

Исследовательская группа работает над созданием компании для масштабирования технологии. «Цель — сделать эту клеточную линию полезной для общества. И лучший способ сделать это — поручить компании дальнейшую разработку и коммерциализацию наших результатов», — говорит профессор Алекс Тофтгаард Нильсен.

Исследование опубликовано в журнале Metabolic Engineering.