被Zymergen收購，一天內搜索數十億工程細胞，enEvolv如何革新生物製造？
近年來，隨着合成生物學、基因編輯技術如CRISPR/Cas9以及其他高通量自動化篩選技術的快速發展，工業微生物領域的研究取得了顯著進展。這些技術的應用不僅加速了菌株的選育和改造過程，還提高了工業微生物的生產性能，使其在生物製造、醫藥、食品、化工等領域發揮着越來越重要的作用。
儘管行業發展迅速、市場潛力巨大，但該領域也面臨着一系列挑戰，包括基因編輯技術的侷限性、代謝途徑設計的複雜性、基因表達調控的效率瓶頸、高通量篩選技術，以及微生物“生命暗物質”的激活難題，都是該領域亟待突破的關鍵點。
首先，基因編輯技術的侷限性在某些工業微生物中表現得尤爲明顯，例如穀氨酸棒桿菌的細胞壁結構複雜性，極大地影響了外源DNA的轉化和遺傳改造效率。其次，代謝途徑設計與重構的複雜性要求研究者不僅依賴經驗，更迫切需要高精度的數字細胞模型來提供精準的設計藍圖。此外，儘管基因表達調控技術不斷進步，但在實現多基因同時表達調控方面，現有方法的效率和通量仍顯不足。高通量篩選技術的不足限制了快速識別性能優異菌株的能力，而激活微生物“生命暗物質”——即大量在合成天然產物時沉默的基因，也是突破新天然產物發現瓶頸的關鍵所在。
面對這些挑戰，合成生物學家們一直在探索創新性的解決方案。其中，enEvolv公司以其突破性的MAGE（Multiplex Automated Genome Engineering，多重自動化基因組工程）技術，爲這一領域帶來了革命性的創新。
MAGE技術通過高通量篩選和基因組工程技術，在染色體複製過程中引入人工合成的單鏈DNA，實現了基因組的多位點修飾，極大地提高了基因編輯的效率和通量。這一技術不僅克服了傳統基因編輯技術的侷限，還爲微生物“生命暗物質”的激活提供了可能，推動了從實驗室到工業應用的轉化，爲生物技術領域帶來了前所未有的發展機遇。
技術源於哈佛實驗室，
實現一天內搜索數十億工程細胞
enEvolv成立於2011年，是一家位於美國的合成生物學公司，利用其專有的MAGE技術來開發和授權微生物，用於在包括特種化學品、食品、能源、個人護理和製藥等多個行業中生產化學品、酶和小分子。
在enEvolv的創始團隊中，最爲知名的是George Church教授。George Church是哈佛大學醫學院的遺傳學教授，同時也是enEvolv的聯合創始人之一。George Church教授在合成生物學和基因組學領域的研究具有深遠影響，不僅參與了人類基因組計劃，還發明瞭多種基因測序和編輯技術，包括CRISPR-Cas9。
在MAGE技術的研究基礎上，Church教授在哈佛大學的實驗室孵化出了enEvolv。enEvolv擁有哈佛實驗室獨家授權的多項基礎專利，這些專利已成功應用於多個商業領域。
除了George Church之外，enEvolv的首席執行官Colin South和首席運營官Jay Konieczka也對公司的技術和產品發展有着重要的影響，共同推動了enEvolv在合成生物學領域的創新和發展。
enEvolv的MAGE技術是通過在染色體複製過程中引入人工合成的單鏈DNA，實現基因組的多位點修飾。該技術的優勢在於能夠同時對多個基因位點進行編輯，大大提高了基因組工程的效率，並且可以在短時間內產生大量的遺傳變異，加速了生物的進化過程。
值得一提的是，MAGE技術也爲解決微生物“生命暗物質”的激活難題提供了一種創新性的解決方案。微生物“生命暗物質”指的是在微生物合成天然產物過程中，大量處於“沉默”狀態的合成基因，它們的產物尚未被充分利用。有效激活這些沉默基因是突破新天然產物發現瓶頸的關鍵。
enEvolv的技術平臺以生物傳感器爲中心，能夠在一天內搜索數十億個單獨的工程細胞，並以極高的靈敏度和特異性檢測目標分子。這種超高通量篩選技術，允許enEvolv在極大範圍內篩選並識別具有生產潛力的微生物菌株，從而激活那些沉默的基因，並促進新化合物的發現和生產。
此外，enEvolv的MAGE技術通過自動化的基因組編輯，爲微生物菌株的改造提供了一個全新的平臺。這一技術不僅提高了基因編輯的效率和通量，還加速了生物進化過程，有助於發現和開發具有藥物潛力的新化合物，這對開發新型抗生素以及提高天然產物產量具有重要意義。
通過這種方式，enEvolv公司能夠推動合成生物學在藥物研發等領域的應用，爲生物技術領域帶來前所未有的發展機遇。
被Zymergen收購，
建立生物製造聯合平臺
綜上所述，MAGE技術通過其高效、多位點的基因組編輯能力，在合成生物學領域提供了一種強大的工具，用於微生物的遺傳改良和代謝途徑的優化，推動了生物技術在多個行業中的應用。
然而，MAGE技術在實際應用中也面臨着一些挑戰。首先，這項技術目前主要在模式微生物中實現，對於非模式生物的應用可能需要進一步的開發和適配。其次，體內連續進化技術的成功實施很大程度上依賴於高效的篩選方法，如果沒有有效的篩選方法，進化過程可能難以實現。此外，MAGE技術在實施過程中可能需要對突變率進行嚴格控制，以避免產生過多有害變異。最後，一些體內連續進化技術可能需要複雜的實驗設備或條件，這可能限制了它們在某些研究或生產環境中的應用。
儘管存在這些挑戰，MAGE技術以其在合成生物學和微生物工程領域的應用潛力，展現出了巨大的前景。通過不斷的研究和技術創新，MAGE技術有望在未來的生物技術領域發揮更加重要的作用。
2020年3月19日，合成生物科技公司Zymergen宣佈收購enEvolv，這一舉措加速了Zymergen將革命性新產品推向市場的能力，並進一步推進了生物製造的速度和規模。
通過此次收購，Zymergen希望與enEvolv共同建立一個生物製造聯合平臺，加快生物製造領域的研發。Zymergen將利用enEvolv的超高通量技術，從數百萬個細胞中篩選單個細胞，找到那些具有生物製造應用所需的基因和稀有特性的細胞。enEvolv表示，這一平臺可以在一個月內完成當今30個高速機器歷時2000年才能完成的工作。
對此，enEvolv聯合創始人、哈佛醫學院遺傳學教授George Church表示，Zymergen團隊已經破解了如何以經濟有效和可擴展的方式將強大的新發現推向市場的難題。通過結合enEvolv和Zymergen的才能和能力，將加速產品和材料製造的轉型。
Zymergen的CEO Joshua Hoffman則表示，收購enEvolv將加速Zymergen將革命性新產品推向市場的能力，並進一步推進生物製造的速度和規模。通過結合enEvolv的高通量篩選技術和Zymergen在工程、自動化和機器學習方面的優勢，將大大增強Zymergen在各個行業中發現、設計和商業化生物製造材料的能力。
此外，enEvolv的加入爲Zymergen在波士頓增加了一個辦公地點，有助於與東海岸的合作伙伴更好地協作，並吸引來自新英格蘭地區豐富的科學、技術和學術社區的人才。
據瞭解，在被Zymergen收購之前，enEvolv已經擁有607名員工，且在2021年底員工總數比2020年增長了40.2%。
未來，enEvolv將聚焦於技術創新、產品開發、商業應用擴展以及人才和資源的整合，以實現其在合成生物學領域的長遠發展目標。同時公司也將加強與科學界和工業界的合作，以促進技術創新和人才培養。
*封面圖片來源：123rf
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