按需設計化學品
據美國每日科學日前報道，人工生物學研究的、代謝工程專家杰伊·科斯林大膽預測：未來我們能夠使用隨手可得的、便宜的淀粉、蔗糖等設計和出一些可用來制備特殊化學產品的分子、細胞和微生物；代謝工程也將*，超過并取代現在科學家用來藥品、塑料等的有機合成化學，成為化學工業的支柱。
代謝工程：改造細胞的代謝途徑
代謝工程是基因工程的延伸，即利用基因工程技術定向改造細胞的代謝途徑，以改善產物的形成和細胞的性能。基因工程通常只涉及少量基因的改造，比如將編碼某種蛋白藥物的單一基因轉入酵母，然后用該酵母發酵該藥物。但是，代謝工程會涉及大幅度的基因改變，比如，要在大腸桿菌中某種代謝產物如*（尚在研究階段），就必須把一系列相關途徑的酶的基因全部導入大腸桿菌，并且敲除不必要和有害的大腸桿菌中原本就有的代謝通路，以構建出一整套大腸桿菌中原本沒有的*的代謝途徑，使大腸桿菌能夠*。
科斯林是美國能源部下屬的聯合生物能源研究所（JBEI，美國能源部資助的三個生物能源研究中心中的一個，主要目的是推進下一代生物燃料的工作）的執行官；他也負責美國勞倫斯伯克利國家實驗室的生物科學研究項目；另外，他還是加州大學伯克利分校合成生物工程研究中心的負責人。
科斯林表示，科學家可以通過將酶或不同宿主產生的代謝路徑結合進單個微生物中，同時通過對酶進行基因修改讓其具有新的功能來非天然的特殊化學物質、散裝化學物質和燃料。代謝工程未來的目標包括設計出能夠專門用于某些化學品和過程的分子和細胞。
代謝工程產生青蒿酸
在一篇發表于去年12月3日出版的《科學》雜志的論文中，科斯林認為，作為現代生物技術主要的技術手段之一，代謝工程在使用微生物化學物質方面大有潛力，目前，這些化學物質主要由的能源或有限的自然資源來。
此外，2008年，美國萊斯大學科學家報告稱，他們可以利用大腸桿菌發酵具有較高市場價值的甘油。以前的研究一直認為，在代謝途徑中可以產生1,3-丙二醇的細菌就可以發酵甘油，然而無論是大腸桿菌還是酵母菌都不能產生1,3-丙二醇。新研究揭示了以前未知的一條甘油發酵代謝途徑，利用與1,3-丙二醇類似的1,2-丙二醇來發酵甘油，而1,2-丙二醇可由大腸桿菌發酵產生。
借助代謝工程，用清潔環保、可再生生物燃料取代汽油和其他交通燃料也大有可能。目前，他和其在JBEI的研究團隊正在將代謝工程和有機合成化學方法結合起來，用木質纖維素類生物質人工合成液態交通燃料。
制備散裝化學材料
科斯林表示：“未來，代謝工程學將讓有機合成化學相形見絀。”
他以制備藥物成分為例，在該領域，代謝工程的優勢明顯勝過有機合成化學。其中包括三類特定的化學物質——主要來源于植物的生物堿、由不同細菌和真菌的聚酮化合物以及一般也由細菌的非核糖體多肽。
科斯林認為，或許，未來代謝工程學的機會將是用于以石油為原料的散裝化學物質，包括汽油和其他燃料、聚合物以及溶劑等。因為這樣的產品能夠通過對石油進行催化而得到，所以，到現在為止，一直很少有人使用微生物來制備這些產品。但隨著油價飆升，以及考慮到資源緊缺和氣候變化等因素，現在這種情況已經發生了變化。
他表示，現在，借助代謝工程，人們可以使用成本低廉的淀粉、蔗糖或使用微生物作催化劑的纖維素生物質等原材料來這些化學物質。關鍵是，在代謝機制被修改過的細胞內出的這些化學物質，是目前產品所需要的準確分子，而不是一些“相同但更環保”、在使用之前還需經過廣泛測試的產品。
面臨的障礙
在其發表于《科學》雜志的論文中，科斯林也提到了未來用新陳代謝工程學定制出微生物和分子所面臨的強大障礙，其中包括需要“調試程序”——發現和修復經過新陳代謝工程處理后的細胞中出現的錯誤。
然而，他確信，這些障礙能夠也必將被克服。“我們能夠預見，在未來的某一天，不同的公司都能夠參與到細胞的過程中，每一家公司只專注于其中的一個方面，比如，有的公司構建染色體；有的公司組建細胞膜和細胞壁；有的公司則用激活細胞所需要的基本分子來填充細胞壁。”
