美国国家可再生能源实验室（NLR）正专注于无细胞生物制造技术的研发，旨在通过仅使用酶来生产化学品，从而提高生物燃料和精细化学品的生产效率。这项技术利用生物催化剂直接转化植物生物质，无需依赖活细胞，为美国生物经济开辟新途径。
NLR首席科学家Yannick Bomble表示：“无细胞生物制造是在没有活细胞限制的情况下操作酶级联反应。这是一项可能改变生物能源领域的技术。”自2020年以来，NLR已获得超过294项生物技术专利，推动行业增长。
无细胞生物制造技术通过精心挑选的酶组合驱动精确反应链，将植物生物质来源的糖转化为高产量化学品。NLR研究员Hunter Harrington和Sam Mallinson利用液体处理机器人和人工智能，快速筛选酶变体，以优化性能。Mallinson补充道：“我们的想法是将有前景的酶候选者缩小到足够少的数量，然后我们可以用于手动测试。”
为克服技术障碍，NLR团队聚焦四个关键领域：设计稳定、高性能的酶系统；工程化廉价、有效的合成辅因子；开发通用酶固定化技术；以及结合酶与化学催化剂。例如，在与eXoZymes Inc.的合作中，嗜热酶的使用使萜烯产量翻倍，展示了无细胞生物制造的潜力。
NLR与多所大学及实验室合作，加速研发进程。eXoZymes Inc.首席科学官Tyler Korman指出：“无细胞生物制造有潜力扩展燃料、化学品和材料的生产方式。”这项技术有望在制药和精细化学品行业产生广泛影响，提升美国生物制造竞争力。
出版详情：作者：Erik F. Ringle, National Renewable Energy Laboratory；标题：《Why use living cells? Researchers are making chemicals with enzymes alone》；发表于：《GEN Biotechnology》(2025)。
