——记江南大学生物工程学院副教授徐国强及所在研究团队

黄雪霜  王慧娟

　　生命科学“3.0时代”，合成生物学正以突破性力量重塑着生命制造的边界。它的神奇奥妙就在于打破传统生物制造“被动依赖自然”的局限，以“积木化”思维拆解生命元件，通过自下而上的精准组装，让“定制生物”从想象变为现实。

　　若将合成生物学比作一位“精密建筑师”，氨基酸便是建筑师手中最基础的“原材料积木”，而S-腺苷蛋氨酸、谷胱甘肽和γ-聚谷氨酸等氨基酸衍生物，则是建筑师用不同方式搭建出的“功能各异的建筑成品”——徐国强及所在团队十余年来深耕于此，以合成生物学为“设计蓝图”，对S-腺苷蛋氨酸、γ-聚谷氨酸等氨基酸衍生物进行“精准改造”，既打破传统工艺瓶颈，又为农业、食品、医药等领域的绿色发展注入新动能。

深耕氨基酸衍生物：以坚守叩开创新之门

　　谈起合成生物学科的发展，徐国强言语间充满了深厚的感情。在他看来，生物工程的迭代史，本质上是人类对“生命制造”的认知升级史。从第一代“靠山吃山”式筛选天然微生物，到第二代通过基因敲除、过表达等策略优化代谢途径，如今，合成生物学的崛起，让他和研究同伴能够乘现代科学飞速发展之清风，翱翔于更广阔奇妙的天域间，收获丰硕果实。

　　近年来，徐国强先后主持和参与了国家自然科学基金、国家重点研发计划和江苏省自然科学基金等在内的多个国家、省部级科研项目，承担江南大学自主科研重点项目和“合成生物系统与生物智造”国际联合实验室项目及企业横向项目等，获得中国商业联合会科学技术奖一等奖（排名第3）等荣誉和奖励。以第一作者或共同第一作者在《生物技术趋势》（Trends in Biotechnology）和《代谢工程》（Metabolic Engineering）等国际主流期刊上发表《科学引文索引》（SCI）论文15篇；在《生物工程学报》等中国科学引文数据库核心期刊发表论文10篇；申请国家发明专利24项，已获授权13项。部分成果展现了我国在合成生物学细分领域的科研硬实力。

　　其中，在γ-聚谷氨酸和S-腺苷蛋氨酸这两大重点研究方向上，徐国强所在团队的突破颇具创新性。针对γ-聚谷氨酸传统生产需额外添加谷氨酸、成本高的痛点，团队换用谷氨酸棒杆菌作“底盘”，引入芽孢杆菌的合成酶，实现了从葡萄糖到产物的“一步到位”；更通过调控合成酶3个单体蛋白的表达比例、巧妙组合不同来源基因，不仅把产量提至新底盘的国际顶尖水平，还破解了天然产物分子量和D/L型比例难调控的难题，能按需定制适配农业保水增肥、医药载体的产品。在S-腺苷蛋氨酸研究中，面对天然酶活性低的瓶颈，团队借助AI和蛋白质工程找到关键改造位点，用“远端工程”大幅提升酶活，让S-腺苷蛋氨酸产量从克级跃升至十克级。目前，团队围绕相关技术已获得4项发明专利，主持江苏省面上项目并推进成果转化。

　　“γ-聚谷氨酸研究历时9年，深耕S-腺苷蛋氨酸8年，科研没有捷径，唯有坚守方能突破。”合成生物学是一条需要厚积薄发的长周期创新赛道，不少人急于看到产业化成果，徐国强却始终保持清醒。回首研究历程，针对γ-聚谷氨酸传统工艺成本高的难题，团队先迈出创新步伐。在2019年一场学术会议上，同行的提问给了徐国强新启发。此后，团队通过调控合成酶3个蛋白的表达比例及组合不同来源基因，不断尝试，最终实现产量跃升与定制化生产的双重突破……一步一个脚印、稳扎稳打。其间即便面临经费衔接等问题，他们也未轻言放弃，通过申请新课题、团队支持等方式持续推进。这份持续稳定的坚守，不仅让成果逐步走向产业化，更印证了合成生物学的发展，离不开日积月累的深耕细作。

　　徐国强眼中，这份事业的魅力不仅在于技术的突破性，更在于它搭建起了学术创新与产业应用之间的桥梁。当γ-聚谷氨酸的定制化技术适配农业、医药多元需求，当AI改造的高活性酶让S-腺苷蛋氨酸产量实现量级跨越，他越发坚信，合成生物学不是悬浮的概念，而是能真正推动传统生物制造变革的核心力量。这份从“认知”到“创造”的跨越，既是学科发展的必然，更是一代代科研人用岁月与坚守浇灌出的硕果。

凝聚团队之力：以匠心传学科薪火

　　一个人走得快，一群人走得远。自始至终，徐国强都强调学科发展和团队的力量。亮眼成果的背后，是一支以“协同创新”为核心竞争力的科研团队——他所在的大团队依托发酵工程国家级重点学科，是一支打破传统科研“各自为战”局限，整合生物工程学院、药学院等多学科专家学者实现“全链条攻关”研究的创新团队。交叉融合的团队创新模式恰与当下合成生物学交叉学科的发展需求相互契合。背靠“大树”，徐国强得以在专注的方向上心无旁骛地深耕，既有“单打独斗”深耕的自由，更有来自大团队集体协同作战的欢愉。

　　每年的团队年会、交叉研讨会上，不同研究方向的老师围坐一堂，你一言我一语间总能碰撞出意想不到的灵感：做发酵工艺的遇上懂AI算法的，研究基因元件的结识了搞药物开发的，原本孤立的研究方向就此找到交叉点……这种“众人拾柴”的协作氛围，让团队成员在面对难题时总有“柳暗花明”的惊喜。

　　“做科研先学做人，学知识更重实践”，这是徐国强从前辈身上领悟到的并一直坚守的育人理念，也贯穿在人才培养体系中。他强调从“做人、做事、做学问”3个维度培养新人：强调学术诚信是科研的底线，要求学生以严谨态度对待每一组实验数据；注重培养计划与总结能力，指导学生制定阶段性研究目标，定期复盘实验问题并及时总结；鼓励“实践中创新”，以“善于实践，勇于创新”的发酵精神为指引，推动学生将理论知识转化为解决实际问题的能力等。

　　2022年，徐国强参与主持的“合成生物学”研究生课程获评江苏省优秀研究生课程，这是对他所在教学团队多年开展多学科交叉创新课程实践的肯定。谈及这份荣誉，他始终强调这是“众人智慧的结晶”——发酵工程国家级重点学科的深厚积淀是根基，教学团队牵头人的深耕细作是支撑，更离不开学生们全程投入的热情与配合。在他看来，合成生物学的教学核心在于打破学科壁垒，为此教学团队探索出“先分再总、先基础再融合”的独特路径：先从生物学视角拆解启动子、终止子等基因元件的本质，再以电子学逻辑梳理串联、并联等电路结构的原理，最终引导学生将二者融会贯通，设计出与门、或门等功能基因线路。这种“从拆解到重构”的教学逻辑，不仅让跨学科思维落地生根，更让学生真正理解合成生物学“以工程化思维改造生命”的核心要义。课程还专门设置“生物安全与伦理”模块，引导学生全面考量技术风险，树立起“创新与责任并重”的科研观。

　　值得一提的是，徐国强所在团队近年来以实践为纽带搭建育人平台，将学科竞赛作为锤炼学生综合能力的重要阵地，取得了亮眼的成果。团队持续组织学生冲击国际基因工程机器大赛（iGEM）等合成生物学顶级赛事，2019年带领队伍斩获金奖及“最佳制造（Best Manufacturing）”等2项单项提名奖的佳绩。备赛中，学生全程主导项目设计、实验验证、成果展示全流程：从聚焦γ-聚谷氨酸定制化合成等选题开展头脑风暴，到泡在实验室反复优化基因线路，再到用英文打磨答辩PPT与海报，每一步都在实战中锤炼科研思维与执行力。

　　以赛促研的培养模式结出丰硕成果：近年培养的研究生中，朱亚鑫、肖文翰申请的课题获批江苏省研究生科研创新及实践计划项目；多名学生的毕业论文获评校级优秀等荣誉，更有学子在跨学科协作中成长为“生物+AI”“生物+工程”复合型人才，凭借扎实的科研功底与跨界能力在行业内崭露头角。这些成长与突破，正是团队以竞赛搭台、以实践育人的生动见证。