생체 기술 혁신 은 과도 한 어획 없이 지속가능 한 오메가3 를 가능하게 한다

식탁 위에 있는 작은 오메가-3 캡슐의 환경 비용을 고려해 본 적이 있습니까? 건강상의 이점 뒤에는 점점 커지는 해양 위기가 있습니다. 남획과 오염으로 인해 이러한 필수 지방산의 전통적인 공급원이 위협받고 있습니다. 이제 과학자들은 생명공학을 통해 지속 가능한 생산 방법을 개척하고 있습니다.

오메가-3 지방산, 특히 EPA(에이코사펜타엔산)와 DHA(도코사헥사엔산)는 심혈관, 신경 및 면역학적 이점으로 유명합니다. 그러나 인간은 주로 식이 공급원에 의존하여 이러한 화합물을 합성하는 능력이 제한되어 있습니다. 심해 어류는 전통적인 저수지였지만, 이러한 의존성은 해양 생태계를 벼랑 끝으로 몰아가고 있습니다.

이러한 장쇄 다중불포화지방산의 분자 구조는 독특한 생물학적 활성을 가능하게 합니다. 연구에 따르면 EPA와 DHA는 세포막 인지질 이중층에 통합되어 지질 뗏목 구조, 산화 속도 및 신호 전달 경로에 영향을 미치면서 콜레스테롤 축적을 줄이는 것으로 나타났습니다. 이러한 메커니즘은 광범위한 건강상의 이점을 제공합니다.

• 신경정신과 건강:멜라토닌 생산에 영향을 미치도록 송과체 세포막을 조절하면 수면의 질이 향상되는 동시에 불안과 우울증 관리의 잠재력이 입증됩니다.
• 근골격계 이점:근육 위축에 대응하고, 신경근 적응을 촉진하며, 뼈의 무기질화를 강화하여 골다공증을 예방합니다.
• 안구 보호:안구건조증 치료 및 근시 조절 보조에 효능이 입증되었습니다.
• 종양학적 응용:대장암 및 유방암의 위험 감소와 관련이 있으며, G 단백질 결합 수용체 상호작용을 통해 악액질 및 통증과 같은 암 관련 합병증을 완화합니다.
• 항염증 효과:인지방산 분포와 지질 뗏목 위치를 수정함으로써 이들 화합물은 항염증 매개체를 활성화하면서 염증 유발 전사 인자를 억제합니다. 역학 연구에 따르면 오메가-3 섭취량이 많은 그린란드 이누이트와 일본 인구 사이에서 심근경색 발병률이 낮은 것으로 나타났습니다.

팔미트산과 올레산을 리놀레산과 α-리놀렌산으로 전환하는 Δ-12 불포화 효소 효소가 부족하고 α-리놀렌산에서 비효율적인 EPA/DHA 합성이 이루어지는 인간의 신진대사 제한으로 인해 식이 보충제가 중요해집니다. 미국 심장 협회에서는 일일 EPA/DHA 섭취량을 4g으로 권장합니다.

현재 오메가-3 공급은 두 가지 문제에 직면해 있습니다. 물고기는 해양 미세조류를 섭취하여 이러한 지방산을 축적하지만 과도한 수확, 다양한 오메가-3 농도 및 해양 오염으로 인해 생태학적 균형과 제품 일관성이 모두 위태로워집니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 연구자들은 발효 기술을 통해 조류와 효모를 사용하는 미생물 생산 플랫폼을 개발하고 있습니다.

• 미세조류 발효:Martek Biosciences는 고수율 EPA 또는 EPA/DHA 결합 균주가 여전히 파악하기 어렵더라도 유아용 조제분유용 조류에서 DHA 생산을 개척했습니다.
• 효모 플랫폼:듀폰의 대사공학야로위아 리폴리티카최적의 전환율은 아니지만 농업용 설탕으로 EPA를 생산할 수 있습니다.
• 플랜트 엔지니어링:캐놀라와 같은 형질전환 유지종자 작물은 종자 기반 오메가-3 합성에 대한 가능성을 보여 주지만 재배 기간이 길어 물류상의 제약이 있습니다.

미생물 오메가-3 생산량을 향상하려면 정교한 경로 조작이 필요합니다.

• 효소 과발현을 통한 아세틸-CoA 전구체 공급 증대
• 지방산 합성효소 및 불포화효소 동역학 최적화
• 유전자 녹아웃을 통한 대사 병목 현상 제거
• 지질 생합성의 전사 조절제 조절
• 자연적 제약을 우회하는 합성 대사 경로 설계

새로운 혁신은 현재의 한계를 해결하는 것을 목표로 합니다.

• 정확한 균주 최적화를 위한 CRISPR 기반 게놈 편집
• 포괄적인 대사 매핑을 위한 다중 오믹스 통합
• 처리량을 향상시키는 연속 발효 시스템
• 여러 고부가가치 화합물을 공동 생산하는 바이오리파이너리 모델
• 농업 폐기물 흐름을 포함한 대체 공급원료

생명공학 솔루션이 성숙해짐에 따라 해양 생태계에 대한 압력을 완화하는 동시에 이러한 필수 영양소에 대한 안정적인 접근을 보장할 것을 약속합니다. 합성 생물학과 산업 발효의 융합은 곧 글로벌 오메가-3 생산 패러다임을 재정의할 수도 있습니다.