經濟部產業發展署石化產業高值化推動專案

氣候變遷對全球的威脅從未止息。中研院院長廖俊智帶領的研究團隊，近期成功創出世界第一株「合成嗜甲醇菌」。此菌可利用由溫室氣體轉化成的甲醇，來生產各式高價值含碳化合物，如：化學品、藥品及燃料等，為碳循環開闢了更多可能性。

此一研究論文於8月發表於世界頂尖期刊「細胞（Cell）」，被譽為「合成生物學的新標竿」。

此研究以獨創的理論，推算出大腸桿菌需被調控的關鍵酵素，進而修改其基因並進行人工演化而成。「這是中研院獨力創造的成果。」廖俊智表示，此研究需高端人才的熱忱投入，深入探索問題的關鍵，輔以中研院先進的核心設施，經多年努力，才得以實現。

目前的技術將溫室氣體轉化為甲醇後，針對甲醇的化工處理方式，不僅製程有限，還須顧及環保標準。而合成嗜甲醇菌具可塑性高、對環境友善等優勢，具工業發展潛力及深度減碳價值。

研究團隊表示，未來可透過基因工程進一步擴充其功能，將甲醇轉化為遍及人類生活的化學產品，如：原料藥、抗癌藥、燃料、人造樹脂材料，以及生物可分解性塑膠材料等；亦可使甲醇取代醣類成為生物工程的原料，避免佔用糧食資源。

對一般細菌而言，甲醇具有毒性，但對嗜甲醇菌來說，反而是可加以利用的資源。全球科學家競相投入研究，希望以人工合成的方式創造嗜甲醇菌，然而，過去十數年來卻遲遲未獲成果。此次中研院率先突破，將常見的大腸桿菌改造為合成的嗜甲醇菌，且其生長速率已幾近於天然嗜甲醇菌。

廖俊智表示，本次研究的關鍵突破，是以電子顯微鏡、蛋白質體學，以及三種不同的基因定序等技術，發現甲醇在進入一般細菌後，會使細胞內的DNA及蛋白質互相糾纏，導致細胞死亡。研究團隊展開更嚴密的基因調控，才順利將大腸桿菌改造成嗜甲醇菌。

本研究對生物學及醫學亦有貢獻。研究團隊在為此細菌基因定序時，偵測到其演化過程中的變異，發現它是透過「基因組拷貝數的變異」（CNV）進化成嗜甲醇菌，即複製自身部分基因，來調控甲醇的使用效率，同時避免甲醇的毒性反應。基因組拷貝數變異亦常見於癌細胞，這次研究也有助於了解此一現象在相關領域中的意義及重要性。