展望无动物药物供应，科学家们已经——;第一次——;对一种普通细菌进行重新编程，使其产生用于制药和营养品的设计多糖分子。今天发表在《自然通讯》上的研究人员对大肠杆菌进行了改造，使其产生硫酸软骨素，硫酸软骨素是一种最著名的治疗关节炎的膳食补充剂，目前是从牛的气管中提取的。

经过基因工程改造的大肠杆菌被用来制造一长串药用蛋白质，但人们花了数年时间才诱使细菌产生这类连接糖分子中最简单的蛋白质。被称为磺化糖胺聚糖，通常用作药物和营养品。

伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)化学与生物工程教授、首席研究员马修斯·科夫斯(Mattheos Koffas)说:“设计大肠杆菌来产生这些分子是一个挑战，我们必须做出许多改变，并平衡这些变化，这样细菌才能生长得很好。”“但这项工作表明，利用大肠杆菌以无动物的方式生产这些多糖是可能的，而且这一过程可以扩展到生产其他硫酸化糖胺聚糖。”

在伦斯勒，科法斯与化学和生物工程教授乔纳森·多迪克以及化学和化学生物学教授罗伯特·林哈特一起工作。这三位都是生物技术和跨学科研究中心的成员。Dordick是使用酶进行材料合成和设计生物分子工具以开发更好药物的先驱。林哈特是一位聚糖专家，也是世界上最重要的血液稀释剂肝素方面的权威之一，肝素是一种硫酸盐化的糖胺聚糖，目前是从猪肠中提取的。

林哈特开发了第一个肝素合成版本，他说，工程大肠杆菌生产药物比目前的提取工艺甚至化学酶工艺有许多优点。

林哈特说:“如果我们用化学酶法制备硫酸软骨素，我们需要一个月的时间来制造1克，然后有人打电话给我们说，‘好吧，现在我需要10克。’我们将不得不再花一个月的时间来制造10克。”“然而，通过发酵，你把经过改造的生物扔进烧瓶里，你就得到了物质，不管是1克、10克还是1公斤。这就是未来。”

“赋予简单细菌仅在动物中发现的生物合成途径的能力对于商业相关规模的合成至关重要。同样重要的是，我们在大肠杆菌中生产的复杂药物在结构上与用作膳食补充剂的药物相同。”

Koffas概述了该团队必须在细菌中构建的三个主要步骤，以便它能够产生硫酸软骨素:引入一个基因集群来产生无硫的多糖前体分子，设计细菌以产生充足的能量昂贵的硫供体分子，并引入硫转移酶将硫供体分子置于无硫的多糖前体分子上。

引入一种有效的硫转移酶是一项特别困难的挑战。

“硫转移酶是由更复杂的细胞制造的，”Koffas说。“当你将它们从复杂的真核细胞中取出并放入大肠杆菌中时，它们根本没有功能。你基本上什么也得不到。所以我们必须做很多蛋白质工程才能使它起作用。”

该团队首先制作了这种酶的结构，然后使用一种算法来帮助确定他们可以对这种酶进行的突变，从而生产出一种可以在大肠杆菌中起作用的稳定版本。

虽然改良的大肠杆菌产量相对较小-;在微克/升的数量级上;它们在普通的实验室条件下茁壮成长，提供了一个强有力的概念证明。