合成生物技術(shù)作為驅(qū)動未來產(chǎn)業(yè)的“綠色引擎”，其應(yīng)用正聚焦于水解決方案、水產(chǎn)畜牧、食品營養(yǎng)、大宗化學(xué)品與農(nóng)業(yè)生物制劑五大關(guān)鍵領(lǐng)域。
從利用微生物發(fā)酵工業(yè)廢氣制造航空燃料，到通過編輯作物基因大幅提升糧食產(chǎn)量以應(yīng)對氣候變化，合成生物學(xué)作為一門顛覆性的前沿學(xué)科，正以其“萬物皆可造”的潛力，為人類健康與地球可持續(xù)發(fā)展帶來全新的解決方案。
9月21日，在上海張江科學(xué)會堂舉辦的浦江創(chuàng)新論壇之合成生物學(xué)創(chuàng)新論壇上，來自全球的頂尖學(xué)者、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖與政策制定者齊聚一堂，共同探討了如何駕馭這股強大的技術(shù)浪潮，將其從實驗室的“靈光一閃”轉(zhuǎn)化為重塑全球產(chǎn)業(yè)格局的現(xiàn)實力量，并共同求解其在商業(yè)化道路上面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
生物制造的五大應(yīng)用場景
“我們面臨兩大問題，一是地球環(huán)境在變，二是人口在變化”，諾和控股集團(tuán)全球顧問委員會委員蔣惟明博士在演講中指出了合成生物學(xué)發(fā)展的背景。在他看來，合成生物技術(shù)作為驅(qū)動未來產(chǎn)業(yè)的“綠色引擎”，其應(yīng)用正聚焦于水解決方案、水產(chǎn)畜牧、食品營養(yǎng)、大宗化學(xué)品與農(nóng)業(yè)生物制劑五大關(guān)鍵領(lǐng)域。
首先是農(nóng)業(yè)與食品。隨著全球人口逼近百億，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)面臨巨大壓力。芝加哥大學(xué)何川教授在演講中展示了他的研究：通過調(diào)控水稻中的RNA修飾，不僅能使其生物量和產(chǎn)量提升20%至40%，還能增強其對干旱、高溫等環(huán)境的耐受性。而在食品領(lǐng)域，論壇上展示的“二氧化碳制備蛋白”等在談項目，則旨在突破傳統(tǒng)種養(yǎng)殖業(yè)對土地和時空的限制，直接將溫室氣體轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)蛋白。
其次是大宗化工品與新材料。化工行業(yè)是主要的碳排放源之一。美國LanzaTech公司首席執(zhí)行官、美國工程院院士詹妮弗·霍姆格倫（Jennifer Holmgren）分享了她的項目：利用工程改造的微生物，將鋼廠排放的工業(yè)尾氣高效轉(zhuǎn)化為乙醇，并進(jìn)一步加工成香水、服裝面料乃至可持續(xù)航空燃料。
“這就是生物學(xué)的魅力所在，”她說道，“你可以學(xué)會用完全不同的方式制造一切。”德國INM-萊布尼茨新材料研究所的科學(xué)家威爾弗里德·韋伯（Wilfried Weber）則展示了如何將合成生物學(xué)與材料科學(xué)結(jié)合，創(chuàng)造出能通過光線控制的智能生物材料，為精準(zhǔn)醫(yī)療和組織再生提供了更多可能。
此外，在動物養(yǎng)殖與水產(chǎn)、水資源管理以及個護(hù)健康等領(lǐng)域，合成生物學(xué)也展現(xiàn)出巨大前景，覆蓋了從開發(fā)新型動物疫苗、環(huán)保飼料，到利用水通道蛋白技術(shù)進(jìn)行高效水凈化，再到生產(chǎn)高價值的化妝品活性成分等廣闊的應(yīng)用場景。
成本vs環(huán)保：生物制造規(guī)模化的挑戰(zhàn)
盡管應(yīng)用前景廣闊，但將實驗室中的高效菌株放大到萬噸級的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，依然是一條充滿挑戰(zhàn)的道路，其中成本與規(guī)模化是繞不開的核心議題。
麻省理工學(xué)院教授、被譽為“代謝工程奠基人”的古格里·斯蒂芬諾伯羅斯（Gregory Stephanopoulos）教授指出，生物制造之所以顯得昂貴，部分原因在于它未能與傳統(tǒng)化工在一個“公平的競爭環(huán)境（level playing field）”中比較。“我們享受了生物工藝帶來的環(huán)境友好等好處，但沒有將這些價值計入其成本優(yōu)勢中。”他認(rèn)為，在評估一個生物制造過程是否可行時，首先應(yīng)從最基礎(chǔ)的化學(xué)計量學(xué)出發(fā)，淘汰那些理論上就不可能實現(xiàn)成本效益的路徑。
丹麥生物創(chuàng)新研究所（BII）首席執(zhí)行官延斯·尼爾森（Jens Nielsen）教授則認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)界對“放大（scale-up）”的擔(dān)憂被夸大了。“真正的挑戰(zhàn)在于菌株的構(gòu)建和穩(wěn)定性。”他建議，應(yīng)在研發(fā)早期就將菌株在連續(xù)傳代培養(yǎng)中的穩(wěn)定性作為核心指標(biāo)進(jìn)行測試，從而在進(jìn)入昂貴的放大階段前就解決關(guān)鍵問題。
面對產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)，蔣惟明提出了新一代生物技術(shù)發(fā)展的可能路徑。他認(rèn)為，必須從“創(chuàng)新者領(lǐng)導(dǎo)”的模式，轉(zhuǎn)向“應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)集體整合”的模式。這意味著，研發(fā)方需要與終端客戶、產(chǎn)業(yè)資本進(jìn)行更深度的早期綁定，并且要認(rèn)識到“生物技術(shù)和生物制造不是一回事”，后者需要深厚的工程化和工藝放大經(jīng)驗，而這恰恰需要資本的長期支持。
詹妮弗·霍姆格倫表示，落地合成生物學(xué)主導(dǎo)的生產(chǎn)方式最大的挑戰(zhàn)，來自新的、顛覆性的想法難以獲得政策和資本的支持。她的項目的成功離不開與中國伙伴的深度合作，其全球首個商業(yè)化工廠便落戶中國。詹妮弗認(rèn)為，中國創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)具備幾個關(guān)鍵特質(zhì)：“首先是更愿意冒險和推動，這對于顛覆性技術(shù)至關(guān)重要；其次是政策的長期承諾與穩(wěn)定性；最后是對技術(shù)增長的極度專注。”這種環(huán)境為需要不斷試錯和長期投入的新技術(shù)，提供了寶貴的成長土壤。
共筑合成生物學(xué)創(chuàng)新生態(tài)的“上海方案”
一個前沿產(chǎn)業(yè)的崛起，離不開一個開放、協(xié)同的創(chuàng)新生態(tài)。本次論壇上，上海展示了其在合成生物學(xué)領(lǐng)域的決心與布局。
上海市科委副主任朱啟高在致辭中提到，上海早在2023年就出臺了行動方案，目標(biāo)是“打造高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群”。政府的角色在于“強化頂層政策設(shè)計”、“體系化布局科研攻關(guān)”以及“著力構(gòu)建創(chuàng)新生態(tài)”，為科學(xué)家和企業(yè)家搭建舞臺。浦東新區(qū)作為核心承載區(qū)，則通過打造特色產(chǎn)業(yè)園、完善轉(zhuǎn)化機(jī)制，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展“筑牢根基”。
“合成生物學(xué)是一個非常長周期的產(chǎn)業(yè)，需要穩(wěn)定的政策支持以及耐心資本的持續(xù)加注”，上海國投先導(dǎo)基金副總經(jīng)理何苗在圓桌討論中表示。作為一支規(guī)模達(dá)數(shù)百億、期限長達(dá)15年的政府引導(dǎo)基金，其使命正是扮演“耐心資本”的角色，為需要長期孵化的顛覆性技術(shù)提供穩(wěn)定支持，將政府的戰(zhàn)略意圖落到實處。
在這個生態(tài)中，政府、資本、高校、科研機(jī)構(gòu)、孵化平臺與產(chǎn)業(yè)巨頭各司其職，形成了緊密的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。復(fù)旦大學(xué)校長金力院士表示，高校作為“源源不斷的復(fù)旦力量”，正與上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心等平臺深化合作。而巢生等創(chuàng)新孵化平臺則致力于陪伴技術(shù)從“0.5到1到10”的商業(yè)化推進(jìn)。
這種充滿活力的生態(tài)正吸引著全球創(chuàng)新資源的匯集。論壇上，上海合成生物學(xué)創(chuàng)新中心與享譽全球的丹麥生物創(chuàng)新研究所（BII）正式啟動戰(zhàn)略合作，旨在聯(lián)合孵化項目、促進(jìn)中丹技術(shù)合作。多位國際頂尖科學(xué)家的前沿項目也在此簽約，計劃落地轉(zhuǎn)化。正如一位與會專家所言，只有當(dāng)源頭創(chuàng)新、耐心資本、產(chǎn)業(yè)需求與政府支持這幾個齒輪緊密嚙合時，合成生物學(xué)這臺強大的“綠色引擎”才能真正被驅(qū)動起來，為全球面臨的共同挑戰(zhàn)貢獻(xiàn)中國智慧與上海方案。
本文鏈接：從未來食品到綠色化工，實現(xiàn)“生物制造”離不開技術(shù)與生態(tài)http://www.sq15.cn/show-11-26357-0.html
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