近日，南京中医药大学医学院路楚洁领衔的甘韵科技团队，围绕高价值中药活性原料光甘草定的绿色量产难题取得系列关键性科研突破。团队通过层层攻坚，破解光甘草定微生物合成核心机制，搭建起成熟的人工合成技术框架，为摆脱天然植物资源依赖、实现光甘草定规模化绿色生产提供了核心技术支撑，相关系列研究成果先后发表于三本国际知名期刊，并斩获多项发明专利。

据了解，光甘草定具备优异的抗氧化、抗炎以及抑制黑色素生成的作用，被誉为“美白黄金”，是高端化妆品与医药领域的高价值活性原料，天然来源于传统中药材光果甘草。甘草被《中国药典》收载，素有中药“国老”之称，传统多用于补脾益气、清热解毒、调和诸药，光甘草定是光果甘草根部特有的核心功效物质，也是当下功效日化行业重点关注的原料。

当前行业主要依靠采挖光果甘草进行提取制备，但该生产模式面临资源供给不足与生态保护的双重压力。光甘草定在甘草根部天然含量仅1‰-3‰，十分稀缺；光果甘草为多年生草本，生长周期需要35年，适宜种植区域集中在我国西北干旱半干旱区域。长期开采，不仅造成野生甘草资源日趋枯竭，还加剧了当地土地沙化风险。受原料条件制约，目前全球光甘草定年产量仅数百公斤，难以匹配美妆、医药产业快速增长的市场需求，也阻碍了甘草药材资源的可持续开发利用。

如何降低对甘草植物资源的依赖，实现光甘草定高效绿色规模化生产？路楚洁带领甘韵科技团队，完成关键功能基因筛选、反应机理解析以及蛋白改造优化，逐步破解光甘草定生物合成的核心机制，为合成生物学技术实现光甘草定产业化筑牢科研根基。

光甘草定的合成需要先得到重要中间前体美迪紫檀素。团队比对不同甘草的转录组数据，筛选出8个参与该物质合成的关键基因，将其导入酿酒酵母，首次在酵母体系中实现美迪紫檀素的人工合成。通过调整关键基因拷贝数对菌株进行优化改造，产物产量较初始版本提升2.5倍，证实微生物细胞工厂替代植物提取具备现实可行性，相关成果已发表并获得授权发明专利。

在解决前体合成之后，团队继续攻克从美迪紫檀素向光甘草定中间体转化的关键反应。研究引入补骨脂来源功能基因，对光果甘草的PTR蛋白家族开展功能筛选，筛选出催化效果最优的PTR8。结合蛋白底物相互作用分析，对蛋白进行定点改造，改造后蛋白转化效率较原始版本提升50.82%，打通了光甘草定合成通路的重要环节，相关论文已刊发，配套技术同步提交专利申请。

同时，团队从结构层面解析核心功能蛋白的工作机制，利用晶体解析技术获得I4′OMT 蛋白的精细空间结构，厘清蛋白识别、催化底物的内在规律。经过突变筛选得到性能大幅提升的改良蛋白，催化效率可达原始版本的2.7倍，为后续合成通路的精细化调控提供理论基础与优质生物元件。

三篇研究层层递进，搭建起光甘草定微生物合成的完整技术框架，形成利用合成生物学化解中药材资源瓶颈的可行技术方案。

后续团队将持续迭代优化酵母合成体系，目标实现以葡萄糖为底物直接合成光甘草定。该技术如若实现落地，将显著减少产业对甘草植株的消耗，守护西北地区生态环境，让稀缺的“美白黄金”实现绿色量产，更好地服务于日化美妆与医药健康产业。

该系列研究充分体现合成生物学对中药现代化的推动价值：解析中药材活性成分的生成规律，依托微生物制造实现高价值物质生产，推动中药产业由资源依赖转向技术驱动，为中医药高质量发展注入新动能。

通讯员：刘令仪