在國家宏觀戰(zhàn)略指引下，近年來合成生物學研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高歌猛進，已成立多個相關研究中心和重點實驗室。同時，領域內(nèi)多個合成生物學重大項目獲得資金扶持。在政策的支持下，除了基礎研究突飛猛進外，企業(yè)數(shù)量也快速增長。截至目前，我國合成生物學創(chuàng)業(yè)企業(yè)已達62家，主要集中在天津、深圳、上海、杭州等地。

在不久前結(jié)束的全國兩會上，全國人大代表、中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所所長馬延和透露了“從二氧化碳到淀粉的人工合成”項目的最新進展，該項目已建成小規(guī)模的中試裝置，人工合成淀粉向產(chǎn)業(yè)化又邁進了一步。這背后，是合成生物學家十多年“設計—合成—測試—學習”的反復嘗試。

今年全國兩會，多位代表委員圍繞合成生物技術以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建言獻策。2022年，國家發(fā)改委發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中，也數(shù)次提及“合成生物”。科創(chuàng)大數(shù)據(jù)分析平臺睿獸分析的數(shù)據(jù)顯示，2021年至今，國內(nèi)已有92家合成生物學賽道公司獲得融資，融資總額達289.78億元。

站在政策和資本的風口浪尖，合成生物產(chǎn)業(yè)的藍圖已經(jīng)繪制，它也將成為極具發(fā)展空間的行業(yè)賽道。

合成生物技術應用廣泛

“合成生物學是在工程學思想指導下，對生物系統(tǒng)進行有目標的理性設計、改造甚至重新合成具有非自然功能的生命體，既可以通過設計合成探索生命組成和調(diào)控規(guī)律，也可以設計和改造人工生物系統(tǒng)以滿足社會發(fā)展重大需求。”天津大學教授李炳志介紹。

21世紀初，隨著高通量基因測序和合成基因組技術的發(fā)展，合成生物產(chǎn)業(yè)開始邁向高通量和高度自動化時代。“同時，這些技術的不斷升級和完善，也促進了合成生物產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和進步。”天津大學浙江校友會投資公司、浙江天化科技發(fā)展有限公司投資總監(jiān)潘清說。

雖然合成生物技術比較前沿，但其目前已廣泛應用于生物醫(yī)學、材料化工、農(nóng)業(yè)、食品、能源、環(huán)境保護等多個領域。

“生物醫(yī)藥是合成生物學應用最廣泛的領域之一。”李炳志介紹，合成生物技術可以用于藥物生產(chǎn)、醫(yī)學診斷和治療方法開發(fā)等，涉及疾病診斷、疫苗、抗生素、藥物、基因治療、細胞工程等產(chǎn)品。美國合成生物學家設計構建了能夠生產(chǎn)抗瘧藥物青蒿素的人工酵母細胞，堪稱合成生物技術的重大應用典范。

材料化工也是合成生物技術應用較多的領域。合成生物技術通過系統(tǒng)設計和改造實現(xiàn)產(chǎn)品制造生物路線對化學路線的逐步替代。合成生物技術具有更加高效、綠色、低能耗的優(yōu)勢。

此外，在農(nóng)業(yè)領域，合成生物技術可以應用于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和抗性;在食品領域，可利用合成生物技術合成氨基酸、蛋白質(zhì)、功能性添加劑等用于食品工業(yè)生產(chǎn);在能源領域，合成生物技術可以用于生產(chǎn)生物燃料等可再生能源，例如利用微生物合成生物燃料或遺傳改造微生物使其能將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇等;在環(huán)境保護領域，合成生物技術可以應用于環(huán)境修復和污染物治理。

研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展齊頭并進

“我國的合成生物產(chǎn)業(yè)在過去幾年取得了長足的發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球合成生物領域中備受關注的市場之一。”潘清介紹。

潘清認為，2008年以來，我國在合成生物學領域的頂層戰(zhàn)略規(guī)劃逐步加強，《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將合成生物技術列為引領產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術，2022年《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確將合成生物學列為重點發(fā)展方向。

在國家宏觀戰(zhàn)略指引下，近年來合成生物學研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高歌猛進，從2008年中國科學院批準上海生命科學研究院成立合成生物學重點實驗室，到2019年科技部支持天津與中國科學院共建國家合成生物技術創(chuàng)新中心，10年間，已成立多個相關研究中心和重點實驗室。同時，領域內(nèi)多個合成生物學重大項目獲得資金扶持，國家重點研發(fā)計劃開設“合成生物學”重點專項等。

在政策的支持下，除了基礎研究突飛猛進外，企業(yè)數(shù)量也快速增長。“按照產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)分，合成生物學企業(yè)可分為三個層面的公司。”潘清介紹，第一種是工具層(也稱技術型公司)，主要與DNA相關，包括測序、合成、存儲、基因編輯等;第二種是軟件/硬件層(也稱平臺型公司)，結(jié)合人工智能搭建高通量、自動化技術平臺，側(cè)重模擬設計、菌株構建、高通量測試、智能反饋;第三種是應用層(也稱產(chǎn)品型公司)，利用合成生物學技術取代現(xiàn)有工藝或開拓新產(chǎn)品，并將其開發(fā)至可以商業(yè)化應用的程度。

“目前技術型和平臺型公司以初創(chuàng)企業(yè)為主，具有規(guī)模的企業(yè)主要是產(chǎn)品型公司，主要包括一些常年深耕生物發(fā)酵，并借助合成生物技術成功轉(zhuǎn)型或增加新管線的企業(yè)，如上市企業(yè)安徽華恒生物科技股份有限公司、上海凱賽生物技術股份有限公司等。”潘清說，截至目前，我國合成生物學創(chuàng)業(yè)企業(yè)已達62家，主要集中在天津、深圳、上海、杭州等地。

如此迅猛的發(fā)展勢頭，也讓合成生物產(chǎn)業(yè)在近幾年成為中國資本市場的寵兒，據(jù)國際頂尖的合成生物學“社區(qū)”SynBioBeta統(tǒng)計，2018—2022年中國合成生物學一級市場共完成1039個投融資事件。

仍需加強研發(fā)和技術創(chuàng)新

天津大學黨委書記楊賢金表示，隨著底層技術的突破和轉(zhuǎn)化，合成生物產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)式增長，未來3—5年是合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵時期。

每一次合成生物底層技術的突破，都會促進相關行業(yè)飛躍式發(fā)展。而合成生物技術的廣泛應用，也促進了合成生物學領域的研究和創(chuàng)新。

楊賢金表示：“未來10—20年，合成生物學應用可能會對全球產(chǎn)生每年2萬億—4萬億美元的直接經(jīng)濟影響。”

許多國家和地區(qū)也都繪制了合成生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏偉藍圖。美國《生物質(zhì)技術路線圖》規(guī)劃，2030年生物基化學品將替代25%有機化學品和20%的石油燃料;歐盟《工業(yè)生物技術遠景規(guī)劃》提出，2030年生物基原料替代6%—12%化工原料，30%—60%精細化學品由生物基制造。我國《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出，推動合成生物學技術創(chuàng)新，突破生物制造菌種計算設計、高通量篩選、高效表達、精準調(diào)控等關鍵技術，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)合成、環(huán)境保護、能源供應和新材料開發(fā)等領域應用。

“雖然中國合成生物產(chǎn)業(yè)在政策支持、企業(yè)數(shù)量、應用領域等方面已經(jīng)取得了長足的進步，但仍面臨一些難題。”潘清指出，我國的合成生物產(chǎn)業(yè)在技術和市場應用方面仍然處于發(fā)展初期，在某些領域仍存在技術瓶頸，如在合成基因組、高通量測序、大數(shù)據(jù)分析等方面仍需加強研發(fā)和技術創(chuàng)新。

此外，由于合成生物產(chǎn)業(yè)的跨學科性質(zhì)，我國目前尚缺乏專業(yè)的人才隊伍和跨學科的人才培養(yǎng)機制。同時，合成生物產(chǎn)業(yè)在相關政策和法律法規(guī)方面也需要進一步完善，以推動其健康發(fā)展。

“中國合成生物產(chǎn)業(yè)還需不斷提高自身的競爭力和創(chuàng)新能力，才能實現(xiàn)更高水平的發(fā)展。”潘清說。

來源：科技日報

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