合成生物學領域是備受關注的新興領域。通過設計和構建新的生物系統，或者改造現有的生物系統，合成生物技術能夠實現生物體的功能改造和新功能的創造。合成生物學在醫藥領域具有巨大的應用潛力。通過合成基因組和基因編輯技術，設計特定的藥物合成途徑，并改造微生物，使其能夠高效地生產藥物及中間體。這對于藥物開發和生產具有重要意義。

代謝工程是合成生物學中的關鍵技術，通過改造細胞的代謝途徑來生產特定的化合物是合成生物工業應用于藥物合成的重要路徑。代謝組學技術能夠有效應用于合成生物技術的“測試”環節，進行代謝環節監測與表征。代謝途徑分析需要大量的數據處理和專業知識及技能，因此分析軟件包的支持是不可少的。

這里我們使用了自動預處理系統SPL-M100+GCMS-TQ8040 NX測量細菌細胞和培養基上清液中的代謝物(Fig.1)，然后使用多組學分析軟件包（Multi-omics analysis package）進行代謝途徑分析。

Fig.1 SPL-M100+GCMS-TQ8040 NX

為了從乙酰輔酶A中生產小分子藥物原料的前體 苔色酸，我們對質粒轉染的3株大腸桿菌BL21 (DE3)的細胞培養上清液進行了監測分析。(Fig.2)

Fig.2 苔黑酚合酶（ORS）和環化酶的代謝途徑

(通過引入OAC酶，靶向形成小分子藥物材料的前體苔色酸)

樣品制備按照SPL-M100的標準方案進行，GC-MS采用多反應監測(Multiple Reaction Monitoring, MRM)作為數據采集方式，在23分鐘的分析時間內同時測量氨基酸、核酸、脂肪酸、有機酸等504種組分(表1)。

表1 分析條件

當對培養12、24和48小時的3個樣品中的每個樣品測量n=3時，每個樣品中檢測到大約400種化合物。樣品3中苔色酸的產量最高（Fig.3）。這表明通過質粒轉染樣品3中的Z基因對苔色酸的產量很重要。然而，12小時后，樣品3細胞中苔色酸的積累明顯減少。由于上清液比細胞含有更多的苔色酸，并且上清液在12小時后沒有減少，因此有可能苔色酸從細胞中洗脫到上清液中。或者經一定濃度和時間后，苔色酸可以形成聚合物。

Fig.3 比較三種樣品不同時間過程的代謝途徑

Fig.4 樣品3細胞中苔色酸的色譜圖

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