基于技术经济评估的生物制造平台，用于微生物菌株的开发

《TRENDS IN Biotechnology》：Techno-economic assessment-guided biofoundry for microbial strain development

机器人辅助模块（RAM）作为标准化插拔单元优化合成生物学流程，实验价格指数（EPI）评估基因组编辑等四项工艺效率，扩展至技术经济分析（TEA）计算投资回报率与回收期，验证自动化在生物制造中的成本效益与可扩展性。

　　

技术成熟度

本研究将机器人辅助模块（RAM）定义为用于构建生物制造工作流程的标准化即插即用单元，并应用实验价格指数（EPI）来优化和操作DNA组装、基因组工程以及液相色谱-质谱（LC-MS）样品制备等工作流程。EPI作为一种实用的效率指标，可广泛应用于合成生物学中的各种生物制造工作流程。对于依赖混合环境的基因发现项目，该指标存在局限性；因此，提出了一种混合方法。此外，EPI框架还可以扩展到当前合成生物学应用的技术经济评估（TEA）。根据其应用范围和实际效用，EPI指标的技术成熟度（TRL）估计在4到5之间。

亮点

机器人辅助模块（RAM）被定义为用于构建多种生物制造工作流程的标准化即插即用单元。

利用实验价格指数（EPI）作为效率指标，优化和操作了包括DNA组装、基因组工程以及液相色谱-质谱（LC-MS）样品制备在内的半自动化生物制造工作流程。

在赖氨酸生产项目的基因发现中，结合混合富集技术和生物制造工作流程的方法优于完整的生物制造工作流程。

在固定研发项目的零利润基准下，对年度生物制造运营进行了技术经济分析。

摘要

生物制造将实验室自动化与设计-构建-测试-学习（DBTL）工作流程相结合，以加速菌株开发，实现可持续生产。量化自动化过程的经济效率仍然具有挑战性。在此研究中，我们将机器人辅助模块（RAM）定义为用于构建工作流程的即插即用单元，并应用实验价格指数（EPI）这一标准化指标，该指标结合了每个样本所需的时间和成本来评估和优化合成生物学工作流程。通过EPI计算和RAM，我们开发了四种菌株开发工作流程：引导（g）RNA克隆、基因组编辑、DNA组装和样品分析。EPI帮助识别了工作流程中的瓶颈，消除了冗余，并评估了技术经济上的权衡。我们进一步扩展了EPI框架，通过估算不同项目规模下的生物制造运营的投资回报率（ROI）和回收期，将其应用于技术经济评估（TEA）。研究结果表明，EPI有助于实现成本效益高的实验规划和可扩展的生物制造部署。除了菌株工程之外，EPI还成为评估生物技术领域自动化效率的通用工具。

图形摘要