项目简介：灯盏花是云南重点开发的“五大天然系列”药物之一。灯盏花最早记载于明代的《滇南本草》，是云南苗族的传统药用植物，具有祛风散寒，活血通络止痛等功效。灯盏花中主要药效成份的90%是灯盏乙素，其具有改善血液微循环，增加脑血流量，抗心肌缺血，抗血栓形成等作用，是治疗心脑血管类疾病的良好天然药物分子。由于灯盏花药材需求量不断增长，野生资源已远不能满足社会需求。为了保护灯盏花植物资源，降低灯盏乙素类药物生产成本，我们将灯盏乙素合成路径所需基因全部在酿酒酵母细胞中重组表达，拟构建出能够以葡萄糖为底物发酵生产灯盏乙素的工程菌株，利用微生物发酵的方法实现灯盏乙素的工业生产。目前已实现灯盏乙素前体芹菜素合成工程菌株的构建，产量达8 mg/L；并完成合成路径中两个未知基因之一，黄酮-7-O-葡萄糖醛酸转移酶的鉴定工作。 通过本技术的研究可打破依赖植物提取的传统灯盏黄酮生产工艺，并建立一种天然药物分子微生物合成、提高、优化，最终实现工业化生产的典型模式，一方面利用生产的产品推动天然药物产业的现代化工业转型，扩大天然药物产业的市场影响力，从而有利于中国传统中草药的现代化升级；另一方面通过这种集代谢网络分析、功能基因表达、代谢工程改造与发酵提取优化为一体的新型工业生物技术，可作为发酵工程工艺设计范例，引领现代微生物工程工艺发展方向。

应用行业：生物、医药技术

专利情况：已有专利1个

产业化前景分析：心脑血管类疾病是世界第四大疾病，全球心脑血管类药物销售额约800亿美元，并以年7%以上的速度增长。在国内市场上灯盏花的需求量也以每年20%左右的速度持续增加。其中以灯盏花总黄酮为基础的灯盏花浸膏的药材原料需求约1500吨/年，以灯盏花素为基础的注射液用药的药材原料需求约1600吨/年，共计3100吨/年。近年来的资源调查表明，由于生态环境的破坏，野生资源的过度采集等因素，云南省已难见到有成片的灯盏花植物，植株分布频度接近稀少或枯竭，不能满足全国灯盏花制药企业的原料需求。灯盏花原药供应主要来自人工栽培。统计调查，2013年底高纯度(HPLC≥98%)的灯盏乙素价格在8200元/Kg左右。

应用范围：应用于治疗心脑血管类疾病的药物。

经济效益分析：通过本技术研究，将产生拥有自主知识产权的灯盏乙素合成酿酒酵母工程菌株，解除灯盏乙素生产完全依靠植物提取的现状；还可产生一套酿酒酵母发酵生产、提取和纯化芹菜素的生产工艺，该工艺充分利用酿酒酵母耐受、生产乙醇的特点，一方面有助于提高芹菜素溶解度、提高产量，另一方面可生产乙醇作为副产物，不但抵消乙醇浸提工艺中乙醇的消耗，还可销售剩余乙醇，增加产品附加值；本项目中所选用的纯化工艺也是最大限度利用乙醇溶液特点，不加入有毒有害溶剂，增加产品安全性，且能够有效降低成本。本工艺所需原料为葡萄糖，可通过水解玉米粉制得，玉米价格在1300元/吨左右，而灯盏乙素约8000元/千克，若重组菌株及工艺产量可达到1克/升，则300千克玉米与750升水组成的发酵液可产生1千克灯盏乙素。原料（玉米）成本约为400元，处理费约为30元，水电能源费（含乙醇精馏回收）约为100元，人工费100元，耗材费（主要为层析柱）50元，共约700元，可产生1千克价值8000元的灯盏乙素，经济效益显著。若建设4个50吨发酵罐，共200吨发酵罐，按照每4天生产1克/升计算，每4天能生产100公斤灯盏乙素；一年按300个工作日计算，每年能生产7.5吨灯盏乙素）。前期投资约为1000万元左右，流动资金约200万元，预计年利润可达4000万元。如果芹菜素产量达不到1克/升，至少也应达到0.3克/升才具有生产价值。