甾体激素药物在临床应用极为广泛，全球范围内获批上市的甾体激素药物数量超400种，年销售额逾1000亿美元。据WTO统计数据显示，全球甾体激素类原料药的贸易规模总额达300亿元，其中中国约占总规模的20%。

与依赖植物源甾体母核原料的前两代技术不同，第三代甾体激素工业技术聚焦于构建微生物细胞工厂，期望借助葡萄糖等低成本原料，通过直接发酵的方式合成甾体激素药物，这一技术被视作绿色生物制造领域的关键解决方案。早在20世纪90年代，第三代技术便尝试通过异源表达动物源的P450scc酶（甾醇侧链切割酶）系统，实现从胆固醇到甾体激素的催化转化，但由于P450scc酶的催化活性较低，以及线粒体区室化等多种因素的制约，致使该技术路线至今未能突破产业化的效率瓶颈，目前产物滴度仅约每升100毫克。

近期，中国科学院天津工业生物技术研究所微生物代谢工程研究组的戴住波、张学礼研究团队取得重要发现，在植物体内挖掘出一条能够高效合成黄体酮的生物合成途径。值得注意的是，该途径的细胞区室空间定位与动物细胞存在显著差异。植物源生物合成途径在长期独立演化过程中，形成了更为简洁且有序的体系，能够以内质网合成的胆固醇类物质为底物，直接在原位合成甾体激素类化合物，有效规避了底物进入线粒体所涉及的复杂流程。

基于上述发现，研究团队充分运用合成生物学技术，成功创建了人工本草细胞。借助葡萄糖、乙醇等廉价碳源，该人工本草细胞发酵生产甾体激素的产量实现了突破，达到克级每升。此项成果不仅为深入探索生命演化机制提供了新的视角，也为利用异源仿生合成技术实现甾体激素药物的可持续生产筑牢了根基。

该研究工作得到了国家重点研发计划合成生物学重点专项、国家自然科学基金等项目的大力资助。相关研究成果已在《代谢工程》杂志发表，并已申请5项专利。