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專訪院士唐克軒:20年青蒿情懷,探索現代中醫藥的創新之路

作者:35鬥

文章轉自35鬥微信公衆号 作者:陶薇

專訪院士唐克軒:20年青蒿情懷,探索現代中醫藥的創新之路

人物簡介:唐克軒,現任上海交通大學植物生物技術研究中心主任、複旦-交大-諾丁漢植物生物技術研發中心主任、上海交通大學特聘教授、歐洲科學院院士、歐洲科學與藝術學院院士、英國皇家藝術學會會士(FRSA)、英國皇家生物學會會士(FRSB)、國際園藝學會觀賞植物分會副主席、上海市生物工程學會副理事長、青蒿素産業聯盟理事長。

2015年,屠呦呦獲得諾貝爾生理學或醫學獎,成為中國首位諾獎獲得者,站在世界領獎台上,她向全世界報告:《青蒿素——中醫藥獻給世界的一份禮物》,以青蒿素為徑,通達世界認識中國中草藥價值之途。

唐克軒在提到此事時頻頻感慨:“屠呦呦先生的貢獻不僅僅是一個諾貝爾獎,更重要是推動了中國中醫藥的現代化,讓更多的大衆意識到:中國的中草藥是寶庫,也需要更多人去挖掘它。”

唐克軒躬身入局,就一株青蒿探索出無數寶藏,他說,

成果領先全球,專研20年仍摸不透青蒿素

深耕生物技術二十餘年,唐克軒說,植物生物技術要“頂天立地”。

“所謂‘頂天’,是指要有新的技術注入農業和醫藥這個闆塊,為其注入新的活力;所謂‘立地’,則是要創造一批能夠益國益民、與健康有益的産品。”縱觀唐克軒院士的科研經曆,植物生物技術是主脈,“青蒿素”是大标簽。不過近些年,随着對青蒿研究取得了豐富成果,圍繞着“頂天”和“立地”,唐克軒及其團隊将視角具體落到了“天然産物”之上,“特别是那些具有重要的藥用價值的天然産物。”

實際上,在1991年留學英國期間,唐克軒以研究水稻、小麥為主;1996年回國在複旦大學遺傳工程國家重點實驗室工作期間,遇上了改變其方向的人——中國遺傳學創始者談家桢院士。唐克軒師承談院士,受老師指點自農作物轉向了中草藥研發,從最初瞄準的紫杉醇、喜樹堿、長春堿等木本植物到青蒿素這一草本植物,自此一轉向,唐克軒便與青蒿緊密綁定了二十年。

而自大概2004年研究青蒿素以來,唐克軒帶領團隊繪制了世界首張中草藥植物青蒿的基因組精細圖譜,推動了本草基因組學的發展;建構了青蒿素生物合成的多層次調控網絡,促進了中藥現代化的基礎研究;基本闡明了多細胞腺毛發育的分子機理,為培育高精油和高天然産物含量新種質和新品種提供了新思路;培育出了青蒿素含量大幅提高的代謝工程青蒿和長春堿含量大幅提高的的代謝工程長春花,為降低抗瘧藥物和抗惡性良性腫瘤藥物生産成本提供了新方案;成為了全球青蒿研究領域發表最多論文(接近100篇)和擁有最多專利(超過100項)的高被引學者。

專訪院士唐克軒:20年青蒿情懷,探索現代中醫藥的創新之路

唐克軒院士成果豐碩,辦公室中的櫃子被專利證書和榮譽證書填滿 35鬥攝于上海

據統計,截止2024年3月底,唐克軒及其團隊在青蒿和青蒿素領域共授權73項發明專利,其中中國發明專利72項,澳洲創新專利1項。

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73項目專利詞頻分析生成詞雲 35鬥制圖

“研究青蒿20年,您認為算是将青蒿摸透了嗎?”

面對這樣的提問,唐克軒大笑坦言“仍然不敢說摸透,”他說:“青蒿是‘神藥’啊,現在對它的開發還在消炎、殺菌等已知功能上,但我相信青蒿和青蒿素的價值遠不止如此。”

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唐克軒及其團隊值得關注的發明專利TOP5 35鬥制表

青蒿素含量翻10倍?R&D2.0價值研發潛力無窮

孟山都是全球農業人都不陌生的曆史,恰如華安證券在《轉基因時代,全球種業及農化航母孟山都成長路徑複盤》中提到,孟山都在長期的實踐研發中,對于産品研發有一套完整的打法——

在以項目為核心的矩陣式組織架構中,每個部門有不同的利益關注點。研發過程是一個做減法過程,什麼時候聽從科學家的訓示,或者不聽,要根據項目進度做出選擇。項目評價和選擇的标準核心在于是否有商業價值,能否被市場認可。

這樣的研發思維讓孟山都在育種及其商業化方面取得巨大成功。而從孟山都的成功實踐中,可以明顯看到工業界研發(research development,簡稱R&D)與學術界科研(research)之間的微妙差別:research的驅動力更多的源自Novelty(新穎事物),而R&D則由Work(是否奏效)驅動。

唐克軒在約20年前便到孟山都做過報告,彼時便深受R&D研發理念的影響,在他的研發工作中,會格外注意市場一線的聲音。

應市場之所缺,急一線之所急,将R&D研發法中考量的是否能“work”、是否“高效”進一步更新為具體而确切的市場需求,“市場需求決定我的研發,即從終端需求逆推上遊研發。”唐克軒這樣闡述他的研發思路,我們且将其命名為R&D2.0——需求研發法(Requirements Development)。這是一套自科研成果到産業全産業鍊的品類研發模式,且模式研發邏輯和關鍵技術可複用至其他品類。

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R&D2.0——需求研發法(Requirements Development)示意圖 35鬥制圖

以青蒿素為例,青蒿素是從大陸傳統中草藥青蒿中提取的含有過氧橋結構的倍半萜内酯化合物。傳統種植的青蒿中青蒿素的含量僅為其葉片幹重的0.1-1%,唐克軒及其團隊基于青蒿全基因組及轉錄組資料的挖掘,通過青蒿素生物合成轉錄調控、青蒿腺毛發育、青蒿素合成途徑代謝産物轉運、以青蒿為底盤生物的植物合成生物學等研究領域開展多方位多角度的基礎研究,已經成功培育出了高産青蒿素的代謝工程改良青蒿品種,從葉片幹重的1%不到的含量,穩步提升至3.2%左右,已經是跨越式進步。

35鬥參觀實驗室在培品種獲悉,目前最新一代的品種,其含量有希望達到4%。如果這一數值達成,青蒿素含量将完成對最初傳統培育時0.4%的十倍跨越。

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實驗室中培育的最新一代生物育種青蒿,生長良好 35鬥攝于上海

值得一提的是,青蒿素含量的提升對于青蒿種植戶而言有着重要意義。

負責高含量改良青蒿品種育苗轉化的河南國創合成生物科技股份有限公司總裁常國俊告訴35鬥,市場收取葉片時,不同含量的葉片收購價也有所差別,而葉片青蒿素含量越高也意味着種植戶的收益越高,同時于産業下遊生産商而言,也将意味着生産成本的降低。

唐克軒說:“想象力驅動創造力。”讓青蒿不止于生産青蒿素。

通過“De Novo Design”從頭合成法“無中生有”産生高價值的其他元素。例如,唐克軒團隊與與全球最大的香精香料公司瑞士芬美意達成合作,讓青蒿生産大宗香料原料——廣藿香醇。

“青蒿裡原本沒有廣藿香醇,但它有生産廣藿香醇的前提條件,那麼我們就嫁接一下嘛,加兩步酶反應讓它生産嘛。”唐克軒在談及此類技術革新和産品創新時總是表達得比較輕松,其間無不透露出對植物生長機制和對植物合成生物技術的掌握力和自信力。

據悉,以此為例,該方法還将繼續拓展開發至“檀香”等高價值香料原料的生産與提取之中,而值得一提的是,當青蒿拓展生産出“檀香醇”,其價值将得到成倍地提升,據悉,“檀香醇”售價約1.6w/kg,而“青蒿素”售價約0.1w/kg,其間價值不言自明。

事實上,基于青蒿素的聯合治療法(ACTs)是WHO推薦治療瘧疾的最佳治療方案,青蒿素的市場指向全球。根據貝哲斯咨詢釋出的青蒿素市場調研報告顯示,2022年全球青蒿素市場容量達4.91億元,同時報告預測,全球青蒿素市場将以約14.28%的年均複合增長率增長,并于2028年達到10.79億元的市場規模。提升青蒿素含量,青蒿素作為原料的未來價值規模仍然可觀;與此同時,青蒿素的更多可能性帶來的發展空間更是不言而喻。

而跳脫出載體而言,唐克軒及其團隊基于植物合成生物技術的R&D2.0研發邏輯和核心技術工具将适用于大多數中草藥,不止于青蒿,複刻至其他價值載體帶來的價值更是源源不盡。

唐克軒仍然積極地探索着無盡可能,結束與35鬥的對話,他将踏上歐洲之行,透過他繁忙的行程仿佛更能相信,更多更豐富的研發成果正在快速靠近現實。根據透露的口風來看,脂肪肝的青蒿素治療用藥已經初具成果,艾草精油也在深度開發中,隻待給市場帶來全新的體驗。

專訪院士唐克軒:20年青蒿情懷,探索現代中醫藥的創新之路

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