QS皂苷异源生物合成研究进展:合成生物学赋能疫苗佐剂绿色制造

来源:Microb Cell Fact | 编译:DNA Lab Space

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QS皂苷(Quillaja saponins)是一类源自皂树的天然三萜皂苷,因其独特的免疫佐剂活性成为疫苗研发中的关键原料。然而,传统树皮提取模式受制于资源短缺与生态破坏,难以满足需求。近日发表于《Microbial Cell Factories》的综述系统总结了利用合成生物学策略构建微生物细胞工厂,异源合成QS皂苷及其前体的最新进展,从途径重建到关键酶改造,描绘了绿色生产高价值天然产物的可行路径。

QS皂苷主要存在于皂树(Quillaja saponaria Molina)的树皮中,是一类以皂皮酸(quillaic acid)为母核、经多步糖基化修饰形成的复杂三萜皂苷混合物。其中,QS-21作为强效佐剂已被广泛应用于多种疫苗的临床研究和商业化疫苗中,如带状疱疹疫苗和疟疾疫苗等。QS皂苷的免疫刺激活性包括激活抗原呈递细胞、诱导MHC Ⅰ类/Ⅱ类分子表达以及促进细胞毒性T淋巴细胞应答,因此在疫苗免疫增强策略中具有不可替代的价值。然而,自然状态下皂树生长极为缓慢,树皮中皂苷含量低且成分高度异质,从树皮中提取和纯化特定QS皂苷成分既耗时长,又严重依赖人工资源,同时极大破坏原产地生态。化学全合成尽管可精确构建目标分子结构,但步骤冗长、立体选择性控制困难、总收率极低,不具备工业化可行性。因此,寻找可持续、高效且可精确调控的替代生产路径成为当前医药生物技术领域的热点课题。合成生物学的快速发展为解决这一难题带来了契机,特别是通过重构异源合成途径,将微生物细胞改造为高效生产植物来源天然产

QS-21通过协同激活固有免疫和适应性免疫发挥作用。在APC中激活NLRP3炎症小体,触发caspase-1依赖的IL-1β和IL-18释放,促进Th17应答,并增强APC成熟。
▲ QS-21通过协同激活固有免疫和适应性免疫发挥作用。在APC中激活NLRP3炎症小体,触发caspase-1依赖的IL-1β和IL-18释放,促进Th17应答,并增强APC成熟。
QS-21生物
▲ QS-21生物
Synthetic biology strategies used in microbial synthesis of QS saponins. A In the microbial synthesis of QS saponins, me
▲ Synthetic biology strategies used in microbial synthesis of QS saponins. A In the microbial synthesis of QS saponins, me

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