在國家宏觀戰(zhàn)略指引下，近年來合成生物學研究和產業(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”生物經濟發(fā)展規(guī)劃》中，也數次提及“合成生物”。科創(chuàng)大數據分析平臺睿獸分析的數據顯示，2021年至今，國內已有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，合成生物產業(yè)的藍圖已經繪制，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控規(guī)律，也可以設計和改造人工生物系統以滿足社會發(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、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、細胞工程等產品。美國合成生物學家設計構建了能夠生產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設計和改造實現產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，在農業(yè)領域，合成生物技術可以應用于提高農作物的產量和抗性;在食品領域，可利用合成生物技術合成氨基酸、蛋白質、功能性添加劑等用于食品工業(yè)生產;在能源領域，合成生物技術可以用于生產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轉化為乙醇等;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。

研究和產業(yè)發(fā)展齊頭并進

“我國的合成生物產業(yè)在過去幾年取得了長足的發(fā)展，中國已經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業(yè)變革的顛覆性技術，2022年《“十四五”生物經濟發(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)數量也快速增長。“按照產業(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)，結合人工智能搭建高通量、自動化技術平臺，側重模擬設計、菌株構建、高通量測試、智能反饋;第三種是應用層(也稱產品型公司)，利用合成生物學技術取代現有工藝或開拓新產品，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，也讓合成生物產業(yè)在近幾年成為中國資本市場的寵兒，據國際頂尖的合成生物學“社區(qū)”SynBioBeta統計，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化，合成生物產業(yè)將迎來爆發(fā)式增長，未來3—5年是合成生物產業(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生每年2萬億—4萬億美元的直接經濟影響。”

許多國家和地區(qū)也都繪制了合成生物產業(yè)發(fā)展的宏偉藍圖。美國《生物質技術路線圖》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、精準調控等關鍵技術，有序推動在新藥開發(fā)、疾病治療、農業(yè)生產、物質合成、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業(yè)在政策支持、企業(yè)數量、應用領域等方面已經取得了長足的進步，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、大數據分析等方面仍需加強研發(fā)和技術創(chuàng)新。

此外，由于合成生物產業(yè)的跨學科性質，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。

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

來源：科技日報

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