长江学者陈国强：生物制造存在5大挑战，90%止步于放大，90%投资很难成功！

在2024中国生物制造大会上，清华大学合成与系统生物学中心的陈国强教授，以其近四十年的深厚研究经验，为生物制造领域带来了新的洞见。
他强调了生物制造领域面临的挑战，并提出了利用极端微生物作为解决方案的前瞻性观点。
陈国强  清华大学合成与系统生物学中心主任
1985年毕业于华南理工大学，1989年获得奥地利格拉茨工业大学博士学位。1990至1994年在英国诺丁汉大学和加拿大阿尔伯达大学做博士后研究，1994年被聘为清华大学副教授，1997年聘为教授和博士生导师。973“合成生物学”项目的首席科学家、教育部长江学者特聘教授，现为清华大学教授、合成与系统生物学中心主任。
陈教授长期从事“工业微生物、生物塑料和生物燃料”的研究，在国际学术期刊上共发表微生物技术和生物材料相关论文几百篇， Web of Sciences纪录论文被引用多次，获得授权专利30项、40个公开专利，开发的技术已经在数家公司用于大规模生产微生物塑料聚羟基脂肪酸酯PHA。

一、生物制造的5大挑战
陈教授指出，90%以上的生物制造止步于放大，90%以上的生物制造投资很难成功。生物制造过程中的放大问题主要归结于五个方面：培养时间过长、微生物生产菌不稳定、放大过程中的污染、生长过程不稳定以及高密度发酵中的氧气供应问题。
这些问题普遍存在于生物制造领域，严重限制了生物制造技术的发展和应用。
二、极端微生物的应用
陈教授提出了利用极端微生物作为底盘细胞的下一代工业生物技术（NGIB），这些微生物能够在极端环境中生存，如高盐、高温、极度酸碱等。
这些特性使得极端微生物在工业发酵中具有独特的优势，如无需复杂的灭菌流程、能够进行开放和连续的发酵过程。
三、极端微生物的分类
极端微生物包括嗜盐菌、嗜热菌、嗜酸菌和嗜碱菌等。例如，嗜盐菌可以在高盐环境下生存，被用于生产PHA材料和其他高附加值化合物；嗜热菌能够承受高温，用于生产高温酶制剂和生物燃料；嗜酸菌和嗜碱菌则在生物修复和有机酸生产中发挥作用。
四、合成生物学技术的进步
随着合成生物学技术的发展，对极端微生物的分子改造工具日益完善，这加速了极端微生物在工业生产中的应用。
例如，通过优化改造嗜盐盐单胞菌，已经实现了千吨级PHA的发酵生产。
合成生物学最宏大的项目——酵母基因合成取得重大进展！
五、挑战与未来展望
尽管极端微生物在生物制造中展现出巨大潜力，但在改造过程中仍存在一些挑战，如缺乏优秀的质粒载体、质粒转化效率低、缺乏高效基因编辑技术等。
陈教授的团队和全球的研究者正在努力克服这些挑战，以推动生物制造技术的发展。