近日，国际代谢工程学会(IMES)在其官方平台上重磅宣布，将2023年度国际代谢工程奖(IMES Award)授予中国学者、清华大学生命科学学院教授、合成与系统生物学中心主任陈国强，以表彰他通过开发利用嗜盐菌和“下一代工业生物技术（NGIB）”对全球代谢工程领域所做出的卓越贡献。▲3月24日，国际代谢工程学会在官方网站上宣布，将2023年度国际代谢工程奖授予中国学者、清华大学生命科学学院教授、合成与系统生物学中心主任陈国强国际代谢工程奖由代谢工程领域的国际权威学术组织国际代谢工程学会发起，每两年授予一位在代谢工程领域做出卓越贡献的研究人员，并在其和美国化学工程师协会（AIChE）共同举办的国际代谢工程大会（Metabolic Engineering Conference）上颁奖。2023年的第15届国际代谢工程大会将于6月11日至15日在新加坡举行，届时陈国强教授也将出席大会，并向全球学者介绍下一代工业生物技术（NGIB）在生物制造领域的最新进展。自2000年国际代谢工程奖正式颁发以来，获奖者均来自海外，陈国强教授是首位获得该奖项的中国科学家。此前获得国际代谢工程奖的科学家包括生物化学工程先驱James E.Bailey、合成生物学领域权威Jay Keasling、以及多位美国工程院院士等顶尖科学家。
国际代谢工程奖评选委员会主席Sang Yup Lee表示：“陈国强教授一直致力用合成生物学的方式对嗜盐菌进行研究开发，来生产多种PHA和其他小分子化学品，对代谢工程领域做出了突出的贡献。目前，工程极端微生物和‘下一代工业生物技术’的概念已被广泛采用并应用于化学品的开放生产。这次获奖实至名归。”对于此次获奖，陈国强教授深感荣幸，他表示：“我一直以获得IMES Award的学者们所取得的成就为榜样，激励自己不断创新代谢工程和合成生物学的研究。期待NGIB能够在合成生物学和代谢工程舞台上大放异彩，为推动生物制造产业向前发展、为人类的可持续未来尽一份力！”。陈国强，1963年出生于广东汕头，初中高中就读于汕头市第十二中学。1985年从华南理工大学毕业后，前往奥地利格拉茨(Graz)工业大学攻读应用化学博士学位；1990年至1994年间在英国诺丁汉(Notttingham)大学和加拿大阿尔伯达(Alberta)大学做博士后研究，1994年回国后被聘为清华大学副教授。现为清华大学教授、合成与系统生物学中心主任。陈国强教授长期从事“生物合成PHA材料及其下一代工业生物技术(NGIB)”的研究，其带领团队开发的NGIB已在数家公司用于大规模生产微生物塑料PHA。他在国际学术期刊上共发表微生物技术和生物材料相关论文380多篇，Web of Sciences记录论文被引用两万五千多次(H指数为77)[Google Scholar引用六万多次，H指数100]。陈国强教授已经获得授权专利50多项，以及50个公开专利。陈教授以往获得的荣誉还包括：全国先进科技工作者（2016）、侯德榜化工创新奖（2015）、首届闵恩泽能源化工杰出贡献奖（2013）、谈家祯生命科学创新奖（2011）、教育部长江学者特聘教授（2004）、教育部高校青年教师奖（2004）、第八届中国青年科技奖（2003）、纽伦堡国际发明奖（2003）、茅以升科技奖（2003）、自然科学基金委国家杰出青年（2002）、 国家发明二等奖(排名第一)（2002）等。是973“合成生物学”项目以及国家重大专项项目的首席科学家、清华大学生命科学学院、化工系教授，合成与系统生物学中心主任、英国曼彻斯特大学兼职讲座教授。曾连续6年获得清华大学学生“良师益友”的光荣称号，进入清华大学“良师益友”名人堂。他也连续9年获得清华大学高论文他引的“梅贻琦奖”，并连续七年获得Elsevier出版社生化与分子生物学高引用作者。为减少不易降解的石化塑料造成的白色污染，科学家一直在寻找可降解材料，生物制造是路径之一。在诸多生物材料中，PHA（聚羟基脂肪酸酯）这一类材料家族，有全过程在水里合成、完全降解、动物可食用等优势，被寄予厚望。上世纪90年代，工业界试图大规模生产时，却遇到成本高、能耗高等难题。相比成熟的化工制造，生物制造PHA材料实在没有竞争力。当PHA大规模产业化被认为难以走通，相关研究也随之迅速降温。从上世纪80年代开始，陈国强就在做PHA研究。他坚信“生物塑料”是未来发展的方向，靠着从国家自然科学基金委员会和产业界争取到的资助，陈国强咬着牙坚持着他的生物制造技术研究。这条冷板凳，他一坐就是38年。其间，在科技部有关课题的持续支持下，陈国强探索出了可行的PHA规模化生产方法，但受制于制造成本、复杂的生产流程等，实际应用的范围很小。生物制造成本居高不下，重要原因是反应过程消耗大量淡水和能量，生产工艺复杂、设备投资巨大，生产过程中出错（染菌）率很高。刚开始做实验时，陈国强十次有五六次是因为染菌而失败。陈国强逐渐意识到，“微生物细胞工厂”远非想象中的“浪漫”。化学合成高分子材料是在高温、高压或者有机溶剂中进行，它不存在染菌的问题，因此过程非常高效，而且可以做到产物浓度非常高。“如何提高生物合成的效率”是长期盘旋在陈国强心中的难题。2005年，陈国强教授和科研团队在位于世界最酷热、最干燥的地区之一、盐浓度达200克/升的中国新疆艾丁湖筛选出适应力最强的工业微生物菌株——嗜盐菌。利用合成生物学和代谢工程学方法，通过DBTL（设计-构建-测试-学习）体系重新编辑嗜盐菌的基因，陈国强教授团队改造出适应能力更强、生长速度更快的菌株，并从科学上验证：基于嗜盐菌发展“下一代工业生物技术”进行制造不仅可行，而且相比上一代技术有巨大提升。相比于利用传统微生物底盘的工业生物技术（CIB），如大肠杆菌等，基于嗜盐菌的NGIB无需灭菌，生产过程可以开放和连续化，降低了能源和淡水消耗，并且降低了生物制造的复杂性和设备的制造成本，使生物制造产品竞争性得到增强。陈国强教授团队预测，NGIB能够将传统生物制造的能耗降低50%以上，并大幅提高生产效率。 ▲“基于嗜盐菌的下一代工业生物技术的开放式无灭菌连续发酵体系”图示2011年，陈国强团队发表的论文引起行业广泛关注，多个国际科学团队和企业纷纷跟进。沉寂多年的PHA研究，包括使用极端细菌的工业过程，重新成为生物制造的热点。然而，从实验室到大规模工业化生产又是另一场远征。在国家多个科技项目支持下，陈国强又攻关了近10年。在那十年里，他带领团队构建了生物制造的系列核心技术平台，解决了发酵生产中高耗能、易染菌、过程复杂、产物难提取、生产成本高等难题。无论基础研究还是工程化实现，该团队如今都走在全球前列。如今，合成生物学改造的嗜盐菌体系，也成功实现了各种生物及化学品的成功生产，包括PHB、P34HB、P34HBHV、PHBHHX、PHB5HV、P3HP3HB等多种PHA材料（图3），此外，还可用于生产戊二胺、四氢嘧啶、肌醇、氨基酸、3-羟基丙酸等产品。目前获得的各种PHA材料正在开发用于医疗组织工程、功能材料、薄膜、纤维以及3D打印。PHA材料的降解产物3-羟基丁酸及其衍生物也用于研究治疗骨质疏松和老年痴呆等。
▲合成生物学企业微构工场、微琪生物、安琪酵母、麦得发、中粮生化等已应用最新的NGIB技术，进行规模化生物制造
不仅如此，在非粮碳源的利用上，陈国强教授也屡屡实现突破。经过改造后的嗜盐细菌，还可以利用秸秆糖、餐厨废料、废糖蜜、废工业乙酸等原料，来合成PHA材料，为农业废弃秸秆的高值利用储备了先进技术，实现非粮碳源生产。目前，陈国强教授团队开发的技术已经在合成生物学产业中得到了应用，《人民日报》曾评价：“在合成生物学和‘下一代工业生物技术’制造PHA生物塑料的道路上，陈国强团队使我国处于世界领先的水平。” 陈国强教授是广东汕头人，初中高中就读于汕头市第十二中学。学生时代，用现在的话讲，陈国强便是学校中的“学霸”。
疫情三年，陈国强没有机会回汕头和亲人团聚。今年春节，他给自己放了个长假，回家陪父亲待了九天。
与故乡阔别重逢，陈国强感受到了汕头奋起直追的发展势头，为整洁优美的城市面貌点赞。陈国强坦言，不管走到多远，家乡汕头一直是他心底里的能量之源，“在汕头生活学习的那段青少年时光，汕头和汕头人在潜移默化中教会了我刻苦努力的品质，让我养成勤俭节约的习惯，这些都是我性格中硬朗的底色，在无声中支撑着我走过无数次的失败与挫折。” 38年的科研生涯，陈国强走过很多弯路，有过无数次失败的探索，“能走到现在，我想，是源于自己的坚信：任何一个研究方向往深处钻研一定会有新发现。”陈国强也勉励年轻人：“未来的世界，对科学研究，对工程建造都有强烈的需求，如果大家对这方面感兴趣，那么中学阶段在学好数理化生的同时，也要打好语文、英语的基础，学广、学深、学精，有了好的知识储备，未来你们皆有可能。”来源：特区青年报、人民日报 、清华生命学院、汕头市第十二中学等
