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领域:Christina Agapakis,银杏生物工厂创意总监

克里斯汀·萨吉安尼斯 出版

问+答:什么是合成生物学,它在未来的食品中扮演什么角色?

在六月一个阳光明媚的下午,我去了克里斯蒂娜Agapakis博士银杏生物制品波士顿创新设计大楼的办公室未来的美国测试厨房之家!).“有机体公司”Ginkgo Bioworks的工程师通过基因改造有机体,如酵母,在发酵过程中产生特殊的味道和芳香化合物,定制微生物。在我访问期间,Agapakis谈到了合成生物学的前沿领域,以及它将如何影响从香料和食品到化妆品和香水等行业的未来。

库克插图:合成生物学不是一个大多数人都熟悉的领域。你能简单地解释一下,你和你的同事在银杏生物工场做什么吗?

克里斯蒂娜Agapakis:我们感兴趣的是如何用生物学来建造和制造东西。它以这种固有的可持续的方式生长,是生态系统的一部分。我们认为生物是一种更好的制造方式,我们看到它影响了很多不同的行业。在银杏,该公司的重点一直是让生物学更容易设计,更容易工程,并建立一个平台,生物工程师可以利用生物学来构建新的东西。

如今,我们的很多业务都是培养原料,也就是说,你可以对酵母进行基因改造,在发酵过程中生产(特定分子或化合物)。这些通常是香料,特殊成分,甚至是营养成分。

CI:我们的团队库克画报大多数公众都熟悉酵母和利用细菌发酵泡菜,甜菜,泡菜等。这种发酵与你在银杏生物工厂进行的发酵有什么关系?

CA:这是相同的生化过程…通过酵母细胞将糖转化成其他东西。当你在谈论啤酒时,酵母从大麦或其他谷物中提取糖分,并将它们转化为酒精、二氧化碳,以及你在啤酒中获得的所有味道。我们所做的(银杏生物工作室)是开始这一进程,说:我们能采取什么酶从其他植物或其他生物体并将它们添加到酵母(通过修改酵母的DNA)在发酵过程中,一些能量的糖会创建另一个产品以及酒精和二氧化碳。

一种长期使用发酵法生产的产品是氨基酸,尤其是用于动物饲料的氨基酸。它们是在大缸中大规模生产的;如果你试图从另一种食物来源的蛋白质中纯化氨基酸,那么这种规模是不可能的。但也有其他种类的产品[通过发酵制成],尤其是香水和化妆品。植物中存在着大量数量非常少的化合物,提取它们导致[公司]养殖或收获这些植物濒临灭绝,因此现在资源受到限制。现在,(利用合成生物学)有机会以不可能的规模合成这些化合物。

CI:你为哪些行业或公司设计了微生物?

CA:我们与这样的公司合作Robertet,这是一家香料公司,使用不同的原料。[编者按:例如,银杏和罗伯特目前正致力于将DNA序列插入酵母中,以产生玫瑰香化合物发酵期间。]在实验室的开发过程中,我们在大约250毫升的容器中进行发酵,大约一个汽水罐的大小。当一种产品最终达到完全的商业化发酵,它可以在短短几天内增长到50,000升,这向你展示了当酵母本身像工厂一样制造这些分子或化合物时,生物学可以做什么。

银杏生物工厂的发酵容器。这些容器的大小和汽水罐差不多,里面有独特的实验,在不同的条件(温度、pH值、底物等)下培养转基因酵母,以观察这些条件如何影响发酵产物。

CI:在银杏生物工程的背景下,你如何定义“合成”?酵母不是严格意义上的自然有机体吗?

CA:这是一个非常好的问题,也是一个非常难的问题。我认为我们如何定义合成与所有这些哲学和历史的叙述和论点息息相关。我们正在研究的微生物非常接近于自然产生的酵母和其他微生物,但它们已经被修改过了。我们从他们的基因组中添加或移除基因。我认为这种差异很重要…这些生物有多大的不同,它们在什么程度上跨越了天然和人工之间的界限,我认为这是人们必须自己决定的问题。

CI:你如何看待合成生物学与烹饪界的交叉:餐馆、厨师、家庭厨师,甚至是杂货店的消费者?

CA:有很多正在发生的事情,或者已经发生的事情,还有很多将来会发生的事情。许多成分或酶已经通过发酵或生物技术生产出来,这些东西我们不一定知道或想到……用于奶酪生产、酿造、烘焙或其他食物保存或转化的酶,[许多]已经利用生物技术制造出来了。合成生物学有很大的潜力来提高这些酶的效率,或发现新的酶,使新的口味,或将事物引向新的方向。

银杏生物工场的工作人员用已经灭绝的生物的名字来标记他们的一些实验室设备。Vishnutherium是一个已经灭绝的长颈鹿科属,包括长颈鹿和霍加皮。

CI:有没有一个例子让你觉得合成生物学和食物或烹饪的交叉点特别有趣?

CA:干酪制作奶酪需要酶。凝乳酶中存在一种叫做凝乳酶的酶(凝乳酶是奶酪加工中用来凝固牛奶的酶的复合体)。从历史上看,凝乳酶来源于小牛的胃壁,但现在用于奶酪生产的大多数凝乳酶来自能够产生这种酶的转基因真菌,而不是从动物身上提取这种酶。我们正在研究奶酪生产中使用的其他酶,用于指导不同类型奶酪的风味,这些奶酪通常也从动物身上提取。所以我们正在寻找制造它们的方法[用合成生物学代替]。

CI:那么,我得问问你奶酪项目.你是怎么想到用人类培养的细菌来做奶酪的?你希望从这个实验中学到什么?

CA:大约七年前,作为一名研究生,我参与了一个名为合成美学该组织将合成生物学家与艺术家配对,探索科学与技术、艺术与设计之间的潜在联系。我的搭档是西丝儿Tolaas他是柏林的一位气味研究者……她的工作是用不同的方式感知气味,并意识到我们的偏见和情绪如何决定我们对气味的评价是好是坏。我研究微生物和合成生物学,对微生物群落特别感兴趣。[人类皮肤]上的微生物群落产生身体气味——这就是[那些气味]的来源。所以我们开始问这些微生物是什么,它们产生的化学物质是什么,以及我们对它们有什么了解。当我们开始做这项研究,寻找关于(在人类皮肤上发现的)细菌种类的论文时,一切都出现了。然后我们意识到,哦,哇,有联系:有一种奶酪闻起来像脚!

我们开始挖掘人们已经知道的关于这一联系的信息。然后有一次我们说,“好吧,让我们(用从人身上培养出来的细菌)做一些奶酪,看看会发生什么。”这会产生一种非常本能的反应,因为我认为,让细菌从你的脚进入你的食物是不对的。这是一种我们想要探索和挑战的感觉。我们想问,如果我们真的更多地驯化细菌,如果人们越来越多地在家庭烹饪中使用微生物。这将如何改变我们与他们的关系?它将如何改变我们与自己身体和那里细菌的关系?我们是否仍会围绕“好”和“坏”细菌划定这些界限,还是这些界限也会改变?[编者按:我知道你很好奇……阿加帕克斯只品尝了从她自己的细菌培养出来的奶酪。]

作为阿加帕基斯和艺术家西塞尔·托拉斯合作的一部分,由人类皮肤培养的细菌制成的奶酪。照片由爱尔兰都柏林科学画廊提供。

CI:跟我们说说你在银杏生物工场的创意总监一职吧。我们通常不会把这个头衔与生物技术公司联系在一起。

CA:银杏生物工场(Ginkgo Bioworks)等科技公司的创意团队真正在思考科技与世界之间的边缘。你如何将新闻报道传达给公众?你是如何包装这些故事的?你如何创造出在现实世界中有意义的产品?

你有最喜欢的微生物吗?

CA:[笑]我平等地爱他们。有一些细菌在培养基上生长时形成了这些美丽的图案。它叫Paenibacillus涡- - - - - -当它们在培养皿上扩散时,它们会做出这些令人难以置信的图案,非常漂亮。还有一种光合细菌叫做Anaebena,它可以做很多真正有趣的事情。(它们)也是一种多细胞的,因为它们能制造这些非常长的细胞丝。我喜欢那些模糊了单细胞和多细胞界限的细菌…当细菌有多细胞和这些复杂的相互关系时,我认为这是非常美丽的。

CI:在未来5-10年里,你认为合成生物学的发展方向是什么?我们吃的、穿的或使用的哪些产品是用转基因微生物开发的?

CA:我想我们会开始看到新的材料。例如,有一家名为Bolt Threads的公司使用酵母生产蜘蛛丝。我想我们也会看到新的口味和新的酶沿着供应链产生影响。我也希望看到人们提出新的问题,比如合成生物学如何影响烹饪界,或者如何影响那些试图在家里发酵食物的人。想想厨师或家庭腌菜工人会如何处理一种特定的微生物,他们会把它带到哪里?这对我的角色来说是一个重要的因素……我认为未来取决于人们(与技术)的互动方式……利用他们对食物或味道的创造力和直觉,把它带到一个新的方向。我们有可能会问:有哪些微生物?我们如何用不同的方式来控制它们,为味道添加新的维度? And then the sky’s the limit because anything can be fermented.

这次采访经过了浓缩和编辑。

摄影:Kevin White

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