2026年7月16日，浙江大学团队迎来重磅科研突破，一日之内连续两篇研究论文在线发表于国际顶级期刊《Science》。两项成果分别聚焦抗癌生物碱生物合成与新型纳米管精准合成领域，一项打通天价抗癌药物规模化合成瓶颈、刷新产量纪录，另一项攻克困扰学界三十余年的纳米管手性调控难题，双双实现领域突破性进展，彰显了浙大在合成生物学与先进材料领域的顶尖科研实力。
突破千倍增产！解锁抗癌生物碱规模化生物合成新路径
单萜吲哚生物碱（MIAs）是植物次生代谢产物中结构最复杂、应用价值最高的家族之一，目前已发现约3000种该类化合物，其中长春碱是临床核心抗癌药物，广泛应用于多种肿瘤治疗，药用价值极高。长期以来，科学界已完整阐明长春碱两大直接前体——长春质碱与文多灵的30步特异性生物合成途径，实现了酵母细胞工厂的从头生物合成，是植物次生代谢领域的里程碑式成果。
但长期存在的产业瓶颈始终难以突破：受限于生物合成途径冗长、细胞区室化复杂的特性，酵母工厂中长春质碱产量仅维持在微克每升级别，远达不到工业化生产所需的克每升标准，极大制约了这类抗癌药物的规模化制备与普及。究其核心症结，在于MIAs通用前体异胡豆苷的转化过程存在巨大技术壁垒。
异胡豆苷需先在植物液泡中合成，再转运至细胞核完成后续反应。细胞核内的异胡豆苷β-葡萄糖苷酶（SGD）会剥离其葡萄糖基团，生成高度不稳定的中间体异胡豆苷苷元，随后由吉索西嗪合酶（GS）完成下一步转化。这两步关键反应发生在空间分离的细胞区室中，中间体极易降解流失，成为制约整体合成效率的核心瓶颈，也是多年来学界未解的关键科学问题。
针对这一难题，浙江大学连佳长团队联合加拿大纽布伦斯威克大学曲洋团队、西湖大学王雅婕团队开展联合攻关，成功破解中间体转化的核心谜题，相关成果以“A cinnamyl alcohol dehydrogenase–like scaffold organizes monoterpenoid indole alkaloid biosynthesis”为题发表于《Science》。
研究团队首次发现并命名了关键功能蛋白VinBLAST，这是一种肉桂醇脱氢酶（CAD）样蛋白，可作为核心支架蛋白精准调控MIAs生物合成。实验证实，VinBLAST能在细胞核内特异性结合SGD与GS两种关键酶，通过物理作用将二者锚定聚集，有效缩短不稳定中间体的传递路径、避免其降解；同时该蛋白可通过变构效应，显著提升GS的催化活性，从空间结构与催化效率双重维度打通合成瓶颈。
该机制完美补齐了MIAs生物合成的关键缺失环节，且跨物种验证显示，不同植物来源的VinBLAST同源物均可高效提升多种MIAs化合物的合成效率。依托该创新机制，研究团队改造的酵母工厂实现产量跨越式提升，长春质碱产量飙升至160mg/L，较以往研究提升近1000倍，彻底摆脱微克级产量限制，为长春碱等抗癌生物碱的工业级规模化生物制造奠定了坚实基础，也为各类吉索西嗪衍生治疗药物的产业化提供了全新技术方案。
攻克三十年难题！实现扶手椅型纳米管精准可控合成
同日，浙江大学项荣团队联合日本大阪大学Kazu Suenaga、大连理工大学高峻峰、西湖大学李文彬团队，在先进纳米材料领域再获重大突破，相关研究成果以“Preferred synthesis of armchair transition metal dichalcogenide nanotubes”为题登上《Science》，成功解决了困扰国际学界三十余年的过渡金属二硫化物（TMDC）纳米管手性可控合成难题。
TMDC纳米管是极具应用潜力的一维低维材料，凭借独特的量子限域效应、优异的力学、光学与电子学性能，在半导体器件、光电传感、储能等前沿领域具备广阔应用前景。其中，扶手椅型TMDC纳米管的物理化学性能最稳定、应用价值最高，但由于合成过程中构型无序、手性难以调控，长期以来无法实现高选择性、高纯度制备，严重制约了该类材料的基础研究与产业落地。
为突破这一技术瓶颈，研究团队创新提出氮化硼纳米管（BNNT）限域通道合成策略，利用氮化硼纳米管的管状密闭空间作为“天然模具”，精准调控TMDC材料的生长与卷曲过程，实现扶手椅型纳米管的定向选择性合成。研究团队成功制备出SnS₂、MoS₂、WS₂三种主流TMDC纳米管，且均实现优异的扶手椅构型选择性，其中SnS₂纳米管扶手椅构型占比高达83%，MoS₂、WS₂纳米管占比分别达66.5%、45.8%，创下目前已知最高选择性纪录。
为探明精准合成的内在机制，团队结合多维度表征与模拟技术开展系统性验证。通过原子分辨率成像、纳米束电子衍射（NAED）、圆二色光谱（CD）精准确认了纳米管的手性偏好特征；同时依托机器学习势分子动力学（MLP-MD）模拟与原位透射电镜动态观测，首次完整揭示了“之字形纳米带→扶手椅纳米管”的动态卷曲转变机制，从原子层面阐明了限域环境调控材料构型的核心原理。
该成果不仅突破了TMDC纳米管手性可控合成的技术壁垒，填补了领域长期存在的理论空白，也为低维纳米材料的精准设计、定向制备提供了全新的通用策略，极大推动了新型功能纳米材料的产业化应用进程。
双线突破！彰显交叉学科创新硬实力
此次浙江大学一日两篇《Science》正刊成果，分别立足合成生物医学与先进材料两大前沿赛道，一项破解天然药物合成的产业瓶颈，赋能生物医药产业升级；一项攻克低维材料制备的科学难题，助力前沿电子材料创新。两项成果均依托跨学科、跨单位协同创新，兼具重大理论价值与广阔应用前景，充分体现了浙江大学在基础研究与应用基础研究领域的深厚积累与强劲创新能力，也为相关领域的技术迭代与产业革新注入了全新动力。
编辑、审核：石瑾鹏
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