作为横跨医学、化学和生物学三大领域的“明星分子”，维生素B12是人体、动物生长过程中必不可少的营养物质，作为辅酶参与了多种重要的生理活动。自维生素B12发现以来，尽管仅有不到百年的时间，它已经在医学、化学和生物学领域，获得过3次诺贝尔奖，具有里程碑意义和重要影响。（图 1）。
图1 维生素B12的化学结构
《科学通报》近期发表“从制造到智造：维生素B12与合成生物学的不解之缘”一文，中国科学院天津工业生物技术研究所张大伟研究员为通讯作者，博士后康倩为第一作者。文章介绍了自1926年维生素B12被发现以来的关键研究成果，其中包括早期在医学应用、化学结构解析以及化学合成方面取得的诺奖级突破。文章重点介绍在过去30年间，随着合成生物学技术的发展，维生素B12的研究进一步深入，研究内容涵盖了天然菌株的遗传功能改造、人工重组菌株合成维生素B12技术和无细胞催化合成维生素B12技术的开发及创建（图 2）。
图2 维生素B12的合成生物学研究相关代表成果
在合成生物学的推动下，维生素B12的生物制造技术不断创新与进步。近年来，合成生物学的发展促使维生素B12的生物合成从传统的“制造”逐步向更加可控、智能化、富有设计理念的“智造”方向演变，展现出更高的效率与精准性，对B12和生物合成机制的理解也更加深刻。英国M. Warren教授团队创新性完成人工重组合成维生素B12中间体；华东理工张立新教授团队实现高产维生素B12前体突破，建立了卟啉类化合物平台技术（Nature Biotech 2024）；中科院天工所张大伟研究员团队实现了异源28个酶大肠杆菌从头合成维生素B12（Nature Com 2018）（建物致知），和体外36个酶催化体系合成维生素B12 （NatureCom 2023）（造物致知），两个工作被称为合成生物学代表作。维生素B12的研究进展与合成生物技术的发展始终紧密相连，相互促进，互相成就。维生素B12复杂天然合成途径成为经典的研究范本，为合成生物学发展提供了优秀的经典案例，与合成生物学的发展结下“不解之缘”。
该研究得到了国家重点研发计划(2020YFA0907800)、国家自然科学基金(22325807，22178372，22208367)、中国博士后科学基金会与天津市联合资助项目(2023T008TJ)支持。