快播：2023年合成生物學(xué)十大猜想： 功能性糖醇解鎖人類生命健康的“新密碼”

據(jù)《合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)投資報(bào)告》顯示，從2018-2022年，中國(guó)合成生物學(xué)一級(jí)市場(chǎng)共完成了1039個(gè)投融資事件，在合成生物賽道持續(xù)爆發(fā)過(guò)程中，合成生物學(xué)將給我們帶來(lái)什么樣的驚喜？本報(bào)道特邀請(qǐng)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)界、產(chǎn)業(yè)界及相關(guān)社會(huì)機(jī)構(gòu)等十位行業(yè)資深人士，從行業(yè)趨勢(shì)的發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)的突破、未來(lái)產(chǎn)品等角度展開(kāi)想象，發(fā)表其獨(dú)到的見(jiàn)解。從底層技術(shù)鉆研到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，從我們的醫(yī)療到食品，中國(guó)合成生物生態(tài)生機(jī)勃勃。

【關(guān)鍵詞：替代生產(chǎn)】

【資料圖】

猜想1 光合細(xì)菌生產(chǎn)化學(xué)品

南京工業(yè)大學(xué)信豐學(xué)教授：目前用于工業(yè)生物技術(shù)的底盤(pán)細(xì)胞多是以有機(jī)碳源為原料如淀粉等，會(huì)導(dǎo)致與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地。未來(lái)的合成生物學(xué)方向之一，可以通過(guò)精簡(jiǎn)基因組技術(shù)，設(shè)計(jì)合成不同化學(xué)品的人工細(xì)胞，并耦合光驅(qū)動(dòng)的CO2固定路徑，實(shí)現(xiàn)以CO2為原料，合成人類所需要的各種功能化學(xué)品、營(yíng)養(yǎng)品、藥物等。未來(lái)，在更為開(kāi)放的體系和更簡(jiǎn)單的培養(yǎng)環(huán)境中，利用化合細(xì)菌將取代傳統(tǒng)的生物發(fā)酵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)碳元素的循環(huán)利用。

【關(guān)鍵詞：雙碳目標(biāo)】

猜想2 微藻的綠色生產(chǎn)威力持續(xù)綻放

天津科技大學(xué)駱健美教授：光合作用是地球上幾乎一切生命活動(dòng)的能量和物質(zhì)來(lái)源，而微藻通過(guò)光合作用貢獻(xiàn)了超過(guò)50%的地球氧氣和初級(jí)生產(chǎn)力。由于具有將太陽(yáng)能和CO2直接轉(zhuǎn)化為各種生物基產(chǎn)品的能力，微藻又被視為極具潛力的新型微生物光合平臺(tái)。未來(lái)隨著微藻遺傳操作體系的建立和發(fā)展，利用合成生物學(xué)的工具和策略，可拓寬微藻對(duì)太陽(yáng)光的捕集效率和光能的傳遞效率，強(qiáng)化微藻的光驅(qū)固碳能力、廢水處理能力和高附加值產(chǎn)品合成能力。這些基于底盤(pán)細(xì)胞的理性設(shè)計(jì)和系統(tǒng)改造，將提高微藻的光合作用和及其驅(qū)動(dòng)的物質(zhì)能量代謝效率，實(shí)現(xiàn)“固碳減排”和“綠色合成”的雙重目標(biāo)，將大力助推 “雙碳”國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞：底層技術(shù)】

猜想3 基因線路的人工設(shè)計(jì)與智能調(diào)控更趨便捷

江南大學(xué)劉龍教授：基因線路是細(xì)胞工廠的代謝調(diào)控中樞，能夠賦予細(xì)胞學(xué)習(xí)與糾錯(cuò)的能力，使其在不同生長(zhǎng)環(huán)境下自發(fā)地調(diào)整胞內(nèi)代謝流，維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)和產(chǎn)量的最大化。基因線路的核心組件為具有生物傳感和執(zhí)行功能的調(diào)控元件。然而，并不是所有的信號(hào)分子都有能夠響應(yīng)其的天然調(diào)控元件，這限制了基因線路的多樣性。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)高效、簡(jiǎn)便、普適的人工調(diào)控元件和基因回路構(gòu)建方法，構(gòu)建相應(yīng)的合成生物學(xué)工具庫(kù)，是基因線路的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。

【關(guān)鍵詞：平臺(tái)化發(fā)展】

猜想4：企業(yè)版合成生物鑄造平臺(tái)改變制造生產(chǎn)力

華恒生物研究院副院長(zhǎng)陳璐：未來(lái)10年內(nèi)將看到合成生物優(yōu)秀企業(yè)實(shí)現(xiàn)從操作單元構(gòu)建、集成篩選到產(chǎn)品迭代進(jìn)化的最優(yōu)化制造流程。將完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能化、自我支持的生物制造工業(yè)化系統(tǒng)。除此之外，平臺(tái)將開(kāi)發(fā)建立通訊和網(wǎng)絡(luò)集成能力，開(kāi)發(fā)用于產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)界、乃至民用數(shù)據(jù)交流的自動(dòng)化平臺(tái)系統(tǒng)，利用該模式微生物相關(guān)的綜合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，開(kāi)發(fā)出品類齊全的非模式生物數(shù)據(jù)庫(kù)，整合用于生產(chǎn)的預(yù)測(cè)途徑和組學(xué)數(shù)據(jù)，以此建立能夠在多種模式系統(tǒng)中通用的平臺(tái)，在完善機(jī)器學(xué)習(xí)能力和算法的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)超過(guò)95%的DBTL和合成生物制造自動(dòng)化循環(huán)。

【關(guān)鍵詞：醫(yī)療健康】

猜想5：無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)商業(yè)化 應(yīng)用于創(chuàng)新醫(yī)療

百達(dá)聯(lián)康創(chuàng)始人及核心技術(shù)首席專家鄧揚(yáng)：無(wú)細(xì)胞或體外合成生物技術(shù)作為合成生物學(xué)重要平臺(tái)之一，其合成步驟清晰可控，具備容易放大生產(chǎn)且能顯著地降本提效的特點(diǎn)；在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)比傳統(tǒng)化學(xué)合成方式，可以大大降低副產(chǎn)物毒性、減少環(huán)境污染，同時(shí)配合生物醫(yī)用材料的應(yīng)用，具有更低致敏與可降解的特性。尤其值得關(guān)注的是，無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)相比細(xì)胞生產(chǎn)，能實(shí)現(xiàn)更好的分離純化，且更好預(yù)防可能性的毒素殘留。隨著合成技術(shù)的發(fā)展，無(wú)細(xì)胞合成系統(tǒng)的成本優(yōu)勢(shì)將不斷體現(xiàn)，其快速、靈活且高產(chǎn)量的表達(dá)能力與簡(jiǎn)單的下游分離技術(shù)相結(jié)合，未來(lái)在高分子材料、醫(yī)藥材料上的作用，特別是在蛋白質(zhì)特異性藥物的設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)無(wú)限可能；而這些技術(shù)的轉(zhuǎn)化落地，對(duì)于打破國(guó)際藥廠的技術(shù)壁壘，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新醫(yī)藥與醫(yī)療上將大有裨益，能夠讓我們把科研成果扎實(shí)寫(xiě)在服務(wù)民生健康上。

【關(guān)鍵詞：未來(lái)食品】

猜想6 功能性糖醇解鎖人類生命健康的“新密碼”

江蘇大學(xué)齊向輝教授：初見(jiàn)端倪的功能性糖醇是否會(huì)成為生命健康的“新密碼”？功能性糖醇既能滿足味蕾對(duì)甜度的需求，又符合當(dāng)下人類“低熱量”飲食原則；此外，功能性糖醇還具有抑制口腔微生物生長(zhǎng)、在體內(nèi)代謝不影響血糖值、改善糖脂代謝紊亂等獨(dú)特的治療優(yōu)勢(shì)。功能糖醇不只是甜味，還有健康。或許在不久的將來(lái)，隨著合成生物學(xué)助力新一代功能性糖醇的生產(chǎn)，功能性糖醇將很快“占據(jù)市場(chǎng)”，成為人類生命健康的“新密碼”，并走向百姓餐桌，開(kāi)創(chuàng)糖醇的新紀(jì)元。

【關(guān)鍵詞：純凈美妝】

猜想7：日常生活將涌入更多合成生物技術(shù)美妝產(chǎn)品

山東大學(xué)國(guó)家糖工程技術(shù)研究中心主任、國(guó)際歐亞科學(xué)院院士凌沛學(xué)：生物活性物質(zhì)作為功能性添加劑在美妝行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，包括多糖類、蛋白和多肽類等等，比如透明質(zhì)酸及其修飾物。含有生物活性物質(zhì)的美妝產(chǎn)品，功效更好、更具安全性，研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用于美妝產(chǎn)品的生物活性物質(zhì)成為美妝產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。生物活性物質(zhì)的傳統(tǒng)制備方法還是大多從動(dòng)植物等組織中提取，收率較低、成本較高，并且存在較大的環(huán)境污染問(wèn)題。合成生物技術(shù)可以利用底盤(pán)細(xì)胞重構(gòu)生物活性物質(zhì)的合成途徑，再通過(guò)發(fā)酵和純化精制工藝的改進(jìn)，大幅提升制備收率、降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)更多生物活性物質(zhì)在美妝產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用。相信在不久的將來(lái)，我們會(huì)在日常生活中用到更多更好的、含有生物活性物質(zhì)的美妝產(chǎn)品。

【關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化】

猜想8 量產(chǎn)技術(shù)仍是合成生物轉(zhuǎn)化應(yīng)用的破局關(guān)鍵

態(tài)創(chuàng)生物創(chuàng)始人兼CEO 張志乾：一級(jí)市場(chǎng)中合成生物的熱度一度暴增，產(chǎn)學(xué)研合作從過(guò)去“謹(jǐn)慎”到進(jìn)入政策鼓勵(lì)，我們可以預(yù)測(cè)，制造大國(guó)將激蕩出更多的火花。然而，合成生物仍處于“可合成”和“可量產(chǎn)”的雙重限制中。去年我們看到，很多傳統(tǒng)企業(yè)開(kāi)始往合成生物去拓展，同時(shí)更多的合成生物企業(yè)也選擇傳統(tǒng)的方式去落地。但在面對(duì)成本控制和市場(chǎng)銜接的風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程中，相比實(shí)現(xiàn)更多物質(zhì)的“可合成”，實(shí)現(xiàn)高效率量產(chǎn)，更是破局關(guān)鍵。從前端菌株構(gòu)建到后端的發(fā)酵生產(chǎn)，不斷提升可量產(chǎn)的技術(shù)平臺(tái)，對(duì)行業(yè)未來(lái)發(fā)展十分有意義，值得聚焦投入。

【關(guān)鍵詞：高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)】

猜想9 構(gòu)建自下而上的生物經(jīng)濟(jì)

九合創(chuàng)投創(chuàng)始人王嘯：生物制造是一種全新的生產(chǎn)方式，將可以體系化的制造新物質(zhì)和材料，應(yīng)用到各行各業(yè)，替代現(xiàn)有的石油化工產(chǎn)品。我們的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)自下而上的生物經(jīng)濟(jì)，不僅僅是改造人類正在使用的產(chǎn)品，還要?jiǎng)?chuàng)造目前世界上還沒(méi)有的全新產(chǎn)品，充分利用大自然先天的多樣性，同時(shí)更加綠色和高效。

但與任何重大的技術(shù)創(chuàng)新一樣，新型生物工業(yè)的根基首先必須要克服技術(shù)生產(chǎn)障礙，并展現(xiàn)出相比現(xiàn)有石油基生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品所具備的明顯優(yōu)勢(shì)，包括有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。目前合成生物學(xué)缺失的兩塊拼圖是AI預(yù)測(cè)基因元件的功能，以及DNA合成成本的大幅降低。這兩者的聯(lián)合將極大提升研發(fā)效率，成就合成生物時(shí)代的摩爾定律。

展望未來(lái)，2030年的世界將是生物多樣與自然共生的，容納更多物種在這個(gè)世界上生生不息，人類更深入地掌握了生命的規(guī)則和操控生命的能力，最終學(xué)會(huì)用更少的能量負(fù)荷創(chuàng)造更多的物質(zhì)資源，并更好的平衡人性和科技的關(guān)系，在更遠(yuǎn)的未來(lái)，人類也許可以進(jìn)入類似阿凡達(dá)電影中的世界。

【關(guān)鍵詞：規(guī)范發(fā)展】

猜想10 顛覆性生產(chǎn)方式對(duì)既有政策法規(guī)必將形成挑戰(zhàn)

浙江大學(xué)國(guó)際聯(lián)合商學(xué)院數(shù)字經(jīng)濟(jì)與金融創(chuàng)新研究中心聯(lián)席主任、研究員盤(pán)和林：合成生物學(xué)作為在全球化競(jìng)爭(zhēng)格局里的關(guān)鍵技術(shù)，其重要程度不言而喻。在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)上，合成生物技術(shù)在助力產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)、幫助人類去創(chuàng)造美好生活上的作用是毋庸置疑的。但其涉及到了人工合成的生物體，牽涉的倫理問(wèn)題、環(huán)境與健康問(wèn)題，隨著行業(yè)的蓬勃發(fā)展，矛盾必然更加劇烈。推動(dòng)轉(zhuǎn)化應(yīng)用與規(guī)劃化協(xié)調(diào)發(fā)展，既不讓政策掣肘技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，也不讓行業(yè)的迅速發(fā)展去突破安全線，真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展。

本文來(lái)源：財(cái)經(jīng)報(bào)道網(wǎng)

關(guān)鍵詞： 人類生命