在不久前结束的全国两会上，全国人大代表、中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延和透露了“从二氧化碳到淀粉的人工合成”项目的最新进展，该项目已建成小规模的中试装置，人工合成淀粉向产业化又迈进了一步。这背后，是合成生物学家十多年“设计—合成—测试—学习”的反复尝试。

　　今年全国两会，多位代表委员围绕合成生物技术以及产业发展建言献策。2022年，国家发改委发布的《“十四五”生物经济发展规划》中，也数次提及“合成生物”。科创大数据分析平台睿兽分析的数据显示，2021年至今，国内已有92家合成生物学赛道公司获得融资，融资总额达289.78亿元。

　　站在政策和资本的风口浪尖，合成生物产业的蓝图已经绘制，它也将成为极具发展空间的行业赛道。

　　合成生物技术应用广泛

　　“合成生物学是在工程学思想指导下，对生物系统进行有目标的理性设计、改造甚至重新合成具有非自然功能的生命体，既可以通过设计合成探索生命组成和调控规律，也可以设计和改造人工生物系统以满足社会发展重大需求。”天津大学教授李炳志介绍。

　　21世纪初，随着高通量基因测序和合成基因组技术的发展，合成生物产业开始迈向高通量和高度自动化时代。“同时，这些技术的不断升级和完善，也促进了合成生物产业的不断发展和进步。”天津大学浙江校友会投资公司、浙江天化科技发展有限公司投资总监潘清说。

　　虽然合成生物技术比较前沿，但其目前已广泛应用于生物医学、材料化工、农业、食品、能源、环境保护等多个领域。

　　“生物医药是合成生物学应用最广泛的领域之一。”李炳志介绍，合成生物技术可以用于药物生产、医学诊断和治疗方法开发等，涉及疾病诊断、疫苗、抗生素、药物、基因治疗、细胞工程等产品。美国合成生物学家设计构建了能够生产抗疟药物青蒿素的人工酵母细胞，堪称合成生物技术的重大应用典范。

　　材料化工也是合成生物技术应用较多的领域。合成生物技术通过系统设计和改造实现产品制造生物路线对化学路线的逐步替代。合成生物技术具有更加高效、绿色、低能耗的优势。

　　此外，在农业领域，合成生物技术可以应用于提高农作物的产量和抗性;在食品领域，可利用合成生物技术合成氨基酸、蛋白质、功能性添加剂等用于食品工业生产;在能源领域，合成生物技术可以用于生产生物燃料等可再生能源，例如利用微生物合成生物燃料或遗传改造微生物使其能将生物质转化为乙醇等;在环境保护领域，合成生物技术可以应用于环境修复和污染物治理。

　　研究和产业发展齐头并进

　　“我国的合成生物产业在过去几年取得了长足的发展，中国已经成为全球合成生物领域中备受关注的市场之一。”潘清介绍。

　　潘清认为，2008年以来，我国在合成生物学领域的顶层战略规划逐步加强，《“十三五”国家科技创新规划》将合成生物技术列为引领产业变革的颠覆性技术，2022年《“十四五”生物经济发展规划》明确将合成生物学列为重点发展方向。

　　在国家宏观战略指引下，近年来合成生物学研究和产业发展高歌猛进，从2008年中国科学院批准上海生命科学研究院成立合成生物学重点实验室，到2019年科技部支持天津与中国科学院共建国家合成生物技术创新中心，10年间，已成立多个相关研究中心和重点实验室。同时，领域内多个合成生物学重大项目获得资金扶持，国家重点研发计划开设“合成生物学”重点专项等。

　　在政策的支持下，除了基础研究突飞猛进外，企业数量也快速增长。“按照产业链区分，合成生物学企业可分为三个层面的公司。”潘清介绍，第一种是工具层(也称技术型公司)，主要与DNA相关，包括测序、合成、存储、基因编辑等;第二种是软件/硬件层(也称平台型公司)，结合人工智能搭建高通量、自动化技术平台，侧重模拟设计、菌株构建、高通量测试、智能反馈;第三种是应用层(也称产品型公司)，利用合成生物学技术取代现有工艺或开拓新产品，并将其开发至可以商业化应用的程度。

　　“目前技术型和平台型公司以初创企业为主，具有规模的企业主要是产品型公司，主要包括一些常年深耕生物发酵，并借助合成生物技术成功转型或增加新管线的企业，如上市企业安徽华恒生物科技股份有限公司、上海凯赛生物技术股份有限公司等。”潘清说，截至目前，我国合成生物学创业企业已达62家，主要集中在天津、深圳、上海、杭州等地。

　　如此迅猛的发展势头，也让合成生物产业在近几年成为中国资本市场的宠儿，据国际顶尖的合成生物学“社区”SynBioBeta统计，2018—2022年中国合成生物学一级市场共完成1039个投融资事件。

　　仍需加强研发和技术创新

　　天津大学党委书记杨贤金表示，随着底层技术的突破和转化，合成生物产业将迎来爆发式增长，未来3—5年是合成生物产业发展的关键时期。

　　每一次合成生物底层技术的突破，都会促进相关行业飞跃式发展。而合成生物技术的广泛应用，也促进了合成生物学领域的研究和创新。

　　杨贤金表示：“未来10—20年，合成生物学应用可能会对全球产生每年2万亿—4万亿美元的直接经济影响。”

　　许多国家和地区也都绘制了合成生物产业发展的宏伟蓝图。美国《生物质技术路线图》规划，2030年生物基化学品将替代25%有机化学品和20%的石油燃料;欧盟《工业生物技术远景规划》提出，2030年生物基原料替代6%—12%化工原料，30%—60%精细化学品由生物基制造。我国《“十四五”生物经济发展规划》指出，推动合成生物学技术创新，突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术，有序推动在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、能源供应和新材料开发等领域应用。

　　“虽然中国合成生物产业在政策支持、企业数量、应用领域等方面已经取得了长足的进步，但仍面临一些难题。”潘清指出，我国的合成生物产业在技术和市场应用方面仍然处于发展初期，在某些领域仍存在技术瓶颈，如在合成基因组、高通量测序、大数据分析等方面仍需加强研发和技术创新。

　　此外，由于合成生物产业的跨学科性质，我国目前尚缺乏专业的人才队伍和跨学科的人才培养机制。同时，合成生物产业在相关政策和法律法规方面也需要进一步完善，以推动其健康发展。

　　“中国合成生物产业还需不断提高自身的竞争力和创新能力，才能实现更高水平的发展。”潘清说。
来源：科技日报

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