kk体育合成生物学或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。
自从中国科学家在国际上首次用二氧化碳人工合成出了淀粉,“空气做馒头”似乎近在咫尺;从我国第一块细胞培养肉,到用20天时间培养出重量超200克的细胞培养肉,细胞培养肉的多项技术难题被一一攻破;一种原来只能在医药、kk体育食品等高端领域应用的氨基酸——L-丙氨酸,可以通过人工技术合成,能够实现低碳、环保的大规模商业化生产……这些“从0到1”的重大突破背后,藏着一个神秘的尖端复合学科,那就是“合成生物学”。
其实,从2022年下半年开始,合成生物学的“热度”就从未消退。从国家层面的顶层设计,到区域发展的最新布局,都在抢抓新赛道,提前规划合成生物学的发展路径。而资本的青睐,也成为了合成生物学发展的“助推器”。
伴随着2023年迎来春暖花开,业界对于合成生物学的探讨已经到达了一个高潮。可以说,合成生物学也迎来了属于它发展的春天。风口之下,合成生物学有哪些新模式、新技术、新思路和新未来?今天,请跟随《中国科技信息》一起探讨。
合成生物学(Synthetic biology)是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等多种学科的交叉学科,采用工程科学研究理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,创建赋予非自然功能的“人造生命”。合成生物学研究融合生物、工程、物理、化学、计算机等学科,促使生命科学实现从观测性、描述性、系统分析认识生命的实验科学,向可定量、可预测、人工设计合成生命的工程科学的跨越,带来生命科学领域第三次革命。
不少专家认为,这个尖端的复合学科,或将重塑这世界上大多数物质的生产方式,重塑经济与产业的运作形式,重塑人们的生活,并且带来极其可观的经济利益。
如今,伴随着合成生物学进入快速发展阶段,突破性成果不断涌现,技术转化与产业应用也初见成效。一方面,它在DNA合成、基因编辑、计算辅助设计和过程自动化、机器学习等技术的进步和相关平台的建设,以及政策的支持和投融资的持续活跃,有望进一步推动生物产业及生物经济的发展。kk体育
另一方面,合成生物学在“双碳”、生物材料、生物信息技术和人工智能领域都会发挥其独特的作用,对于改变我国相关产业经济增长方式、实现产业绿色可持续发展也具有重要的战略意义。
近几年来,随着各项相关技术的飞速发展,使得合成生物学这一尖端复合学科得到了不少的关注。kk体育从国家层面的顶层设计,到区域发展的最新布局,都在抢抓新赛道,提前规划合成生物学的发展路径。
2022年,国家发改委在印发的第一个生物经济五年规划——《“十四五”生物经济发展规划》中,kk体育提出,到2025年,生物经济成为推动高质量发展的强劲动力,总量规模迈上新台阶,成为我国继数字经济之后的第二个新的经济业态。而合成生物学无疑是生物经济的新引擎,将成为我国抢抓的新领域、新赛道;麦肯锡数据也显示,预计到2025年,合成生物学与生物制造的经济价值将达到1000亿美元,未来全球60%的物质生产可通过生物制造方式实现。
那么,对于应用场景广泛的合成生物学来说,未来最“大有可为”的领域在哪?业界一致认为,生物制造是合成生物学的重要应用场景。合成生物学能够改造的生命体包括动物、植物、微生物(细胞),但是动物和植物都是更加复杂的生命系统,以目前的技术手段难以实现理想的结果,因此通过改造微生物(细胞)来进行发酵生产(即生物制造)成为合成生物学最先落地也是近年来最重要的应用场景。
现代通过发酵工程生产的产品众多,传统产品如酒精和醋酸,医药产品如胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗,农业产品如杀虫剂、发酵肥料、生物除草剂,化工产品如氨基酸、香料、酶、维生素、各类蛋白质和其他生物高分子等等。合成生物学在发酵工程中的应用,主要是通过使用生物体生产维生素、氨基酸、聚合物材料等目标产物,或为生物合成、生物发酵等提供符合特定条件、满足特定功能的菌株,最终通过消耗生物完成合成。
根据McKinsey(麦肯锡,全球管理咨询公司)的统计数据,人类目前所使用的约70%的材料可以通过发酵工程产出,而使用合成生物学创造的生物体作为原材料,能够极大地增强发酵工程的速度和质量。
合成生物学是一个新的概念,却并不是一个全新的领域。合成生物学结合运用的诸多技术早已在各个领域有广泛的应用,但合成生物学通过结合工程学思想,对生物学已有技术进行了重新定义,大大增强了对生物体的改造能力。
近年来,得益于技术突破、kk体育政策支持等因素,合成生物学技术取得突破性发展,迅速从实验室走向产业,被广泛运用在医疗健康、绿色能源、日化美妆、食品消费等领域,并且普遍具有低成本、高效率和高价值的特点。由此,我国诞生了一大批合成生物学领域的企业。而年轻态、科技化的特点则是合成生物学企业有别于其他领域企业的一大突出特征。
来自业界的一种观点认为,随着底层技术突破和转化,合成生物学将迎来爆发式增长,叠加碳中和等利好政策和绿色消费的兴起,未来3—5年将是合成生物学发展的关键时期。不同于其它赛道,合成生物学是随着大量支持技术性能提升和成本降低、逐步进入商业实践去更好满足现有需求的由量变到质变的渐变过程。因此,在成长阶段,企业的研发投入非常大,没有资本的助力是难以想象的。
而另一组数据,或许可以缓解这种担忧。根据《2022年中国合成生物学绿色应用与产业感知调研报告》(以下简称《调研报告》),发生在合成生物学领域的密集的投融资行为,展示了合成生物学发展的巨大潜力。2022年,我国合成生物学领域的投融资频次和数额双双创新高,至少有43次投融资行为,金额达到66亿元。
在合成生物学的发展壮大过程中,资本是必不可少的“助推器”。资本的青睐,无疑为合成生物学相关企业的发展提供了充足的“弹药”。
在目前阶段,合成生物学落地的主要场景即改造微生物来生产产品,通常是具有高附加值、通过传统方法化学生产成本较高、碳排放较大或难以大量获得的产品。利用合成生物学技术,可以改造自然界中微生物的合成能力,甚至创造新的合成途径,从而可以与各个下游领域应用进行结合,应用领域广阔。目前,合成生物学在医药、化工、能源、食品、消费、农业等众多领域均已有众多应用案例,部分公司已实现商业化。未来,或由此产生一些颠覆性的合成生物学相关企业。
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