近日，学院马钦元/高秀珍团队传来捷报，该团队依托山东理工大学与金城医药共建的合成生物学与工程生物技术研究院，在神经保护剂胞磷胆碱（CDP-choline）的生物合成领域取得重要进展，相关成果以“Systematic rewiring of Bacillus subtilis for efficient de novo biosynthesis of the neuroprotectant cytidine-5′-diphosphocholine”为题发表在代谢领域顶刊Metabolic Engineering上。该研究首次报道了以工业微生物枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）为底盘，利用葡萄糖和氯化胆碱等廉价原料，成功实现了胞磷胆碱的高效“从头合成”，彻底摆脱了现有生产方式对昂贵前体胞苷单磷酸（CMP）的依赖。

胞磷胆碱广泛用于治疗阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经系统疾病。然而，现有的工业生产方式（化学合成或多酶催化法）不仅流程复杂、环境不友好，其共同瓶颈还在于必须使用价格昂贵的CMP作为原料，这极大限制了其生产成本的降低和规模化应用。为攻克这一产业难题，该研究团队以公认安全级（GRAS）的B. subtilis为底盘，首先通过引入异源关键酶（CKI和CCT），成功构建了胞磷胆碱的合成途径。随后，采用多模块代谢工程策略对“细胞工厂”进行系统重构，通过优化底物吸收、强化前体供应及重定向碳流，最终使工程菌株在发酵罐中的产量高达4.79 g/L。尤为关键的是，产物92.7%高效富集于细胞内，这一特性极大简化了下游分离纯化工艺，为显著降低生产成本奠定了坚实基础。该研究不仅实现了从简单碳源到胞磷胆碱的完全生物合成，更建立了一个极具产业化潜力的绿色生物制造新范式，为该重要药物的低成本、可持续生产铺平了道路。

该研究得到了山东省重大科技创新工程、山东省自然科学基金和金城医药研究经费的支持，山东理工大学生命与医药学院青年教师杨绍梅、2023级硕士研究生冯旭为本文共同第一作者，山东理工大学生命与医药学院教授、金城生物研究院院长马钦元为本文通讯作者，山东理工大学为通讯单位。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.ymben.2025.09.004。

撰稿：杨绍梅