开物·青年论坛

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“开物·青年论坛”是由中国科学院天津工业生物技术研究所于2021年倡议发起的、面向所内外青年科技人员的学术交流活动，旨在为青年科技人员搭建学习交流平台，促进青年科技人员成才成长。

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第三十二期：菌株设计算法开发

报告嘉宾：
蔡敬一
生物设计中心博士
报告时间：
2025-09-05
报告地点：
C220众创空间
嘉宾简介：
蔡敬一 博士
主要研究方向：菌株设计算法开发
代表性工作：以化合物生产与新底物利用为目标的代谢工程靶点设计算法
代谢工程推动了基于微生物“细胞工厂”的高附加值产物合成。随着计算生物学发展，我们正迈向“数字化–自动化–迭代优化”的新范式。在表型预测方面，我们提出基于博弈论的多菌互作模型，将代谢优化设为纳什均衡，显著提高共培养体系菌株生长速率的预测准确性。针对代谢工程靶点，我们开发QHEPath算法，结合三万条高质量生化反应数据库，发现约八成产品可通过异源途径提升得率，并总结出“固碳循环构建”和“节能替代反应”两类普适规律。同时，我们提出酶热双约束算法ET-OptME，大幅提升靶点预测准确度，优于以往经典方法，并已上线为可视化工具。在新底物适应性设计上，我们提出‘底物利用进化推动力’的目标函数，并找到了其与未适应碳源在生物质合成中的贡献比例的关联，从而指导“营养缺陷+辅助碳源戒断”策略中进化起始菌株的代谢改造。面对大规模菌株构建需求，我们提出“共性先行、个性定制”的排程方法，平均可减少一半以上的大设施菌株构建的工作量。目前，这些算法正逐步平台化，助力实现工业菌株设计的智能化。

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