第三次生物技术革命，如何赋予我们制造一切的能力？

　　从本质上说，电脑是一个能通过一定算法处理信息的机器，电脑的电路回路越强大，就能进行越复杂的计算。相似地，细胞通过基因工程改造也可以像一个迷你电脑一样，回路越复杂，计算能力越强。

　　作为第三次生物技术革命，诞生于 21世纪初的合成生物学，已经给人类社会生活带来颠覆性的变化。

　　人工设计的细胞将可在体内定时为患者输送药物；通过基因设计可以控制家蚕、蚊子等昆虫的性别；基因编辑可以使育种速度成倍提升……这些都是合成生物学带来的神奇改变。

　　作为FT中文网和《麻省理工科技评论》联合发起由全球顶尖科学家、科技先锋、金融专家、商业代表组成的科技商业一线决策者社区，题跋派一直关注对传统产业产生颠覆性变革的新兴技术与应用趋势。

　　在8月30日题跋派举办的题跋面对面“合成生物在制药领域的机遇与挑战”分享会上，来自麻省理工学院、清华大学、中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员，以及来自高特佳资本、真格基金、辰德资本、步长资管等专业投资机构及产业人士、创业公司高管就“合成生物学技术革命”和“制药新机遇、新挑战”展开讨论，并阐述了自己的看法和观点。

　　关于「题跋面对面」：由题跋派为会员主办的小型闭门专项技术/行业/产业趋势分析与研讨活动，通常会邀请两大国际媒体编辑部、数位研究人员、创业者及产业人士共同参与讨论，探讨与分析行业现状、趋势与商业机会。

　　图 | 题跋面对面——合成生物主题（制药方向）

　　众所周知，合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程学等多学科交叉的产物。

　　合成生物学的主要研究内容分为三个层次：

　　利用现有的天然生物模块构建新的调控网络并表现出新功能

　　采用从头合成方法人工合成基因组DNA

　　人工创建全新的生物系统乃至生命体

　　与大家熟知的基因工程不同，合成生物学试图采用从自然界分割出来的标准生物学元件（可被修饰、重组乃至创造）进行理性（设计）的重组（乃至从头合成），以获得新的生命（生物体）。与基因工程相比，合成生物学在改造生物的深度、广度和力度上都更进一个层次，代表了生物技术发展的一个新的至高。

　　近年来合成生物物质的研究进展很快。如今已在生物能源、生物材料、医疗技术以及探索生命规律等诸多领域取得了令人瞩目的成就。合成生物学研究也正成为各国争抢的科技高地，发表的相关研究论文数量亦呈指数上扬。

　　2014年，美国国防部将其列为21世纪优先发展的六大颠覆性技术之一，英国商业创新技能部也将合成生物技术列为未来的八大技术之一；我国在2014年完成的第三次技术预测中，将合成生物技术列为十大重大突破类技术之一。并在“十三五”科技创新战略规划中，将合成生物技术列为战略性前瞻性重点发展方向。

　　近年来，伴随着基因测序、基因合成以及基因编辑技术的加速发展，为合成生物学领域的研究奠定了坚实的基础；而同样快速发展计算机、大数据、先进制造及自动化等技术，则为合成生物学的应用插上了腾飞的翅膀，合成生物学的产业化发展也迎来爆发期，并表现出以下几个方面的特征：

　　第一，涉及领域越来越广。

　　从生物能源、生物基材料、微生物机器人、食品、农业，到生物医药、疾病治疗、稀有资源量产、环境修复以及生物工程技术平台的开发等，合成生物学的产业化应用以设计诸多领域；合成生物学及其技术与工程平台，有可能为健康保障、医药创新、资源开发、农业生产和环境保护等社会经济与生活各方面做出无可限量的贡献，乃至在一定程度上，重塑这个世界。

　　第二，初创企业大幅增加，融资额不断增长。

　　据SynBioBeta数据显示，全球合成生物公司2018年第一季度共获投资6.5亿美元，规模达上年同期的2倍；第二季度投资额达9.25亿美元，较上年同期增长4倍；98 家合成生物学公司在 2018 年募集到创纪录的 38 亿美元。

　　此外，合成生物学市场预计在2018年至2025年期间将以28.2％的复合年增长率增长，并在2025年达到560.449亿美元的市场规模。

　　图 | 2018年全球合成生物学企业融资数据（来源：synbiobeta）

　　第三，越来越多的顶级科学家投身创业大潮，科研成果的产业化进程提速。

　　比如，微生物科技定制服务商Ginkgo Bioworks，由麻省理工学院计算机科学和合成生物学先驱Tom Knight参与创办，主要通过基因改造以及定制微生物的方式合成气味，并制作香精。现已开发出能够自产肥料的农作物，通过发酵工程酵母生产有价值的成分，用于香水、食品、化妆品等领域，目前已获超14亿美元融资。

　　于2017年8月在纳斯达克上市的合成生物学公司Synlogic，由麻省理工学院生物工程学教授、合成生物学先驱James Collins创办。

　　Synthetic Genomics公司由美国合成生物学先驱Craig Venter（曾公然挑战 “国际人类基因组计划”而闻名）及诺贝尔奖获得者Hamilton Smith创办；enEvolv由哈佛医学院基因组研究中心主任、合成生物学之父George Church创办。

　　第四，制药领域的企业占据大多数。

　　在2018年合成生物学公司融资榜单，绝大多数为生物制药领域公司，其中前7家公司中，有5家于2018年上市，而且都是聚焦于生物医药领域的初创公司。

　　这几家公司分别为开发mRNA疗法的公司Moderna；在DNA中添加两个人造碱基XY，基于遗传密码的药物研发公司Synthorx；专注于癌症和自身免疫疗法的Sutro Biopharma；专注癌症免疫治疗研究领域，对 T 细胞进行编程的Autolus，以及为各种应用创造合成DNA的业务Twist Biosciences。

　　图 | 2018年全球合成生物学融资榜单（来源：synbiobeta）

　　在分享会后的讨论交流环节中，中国科学院深圳先进技术研究院研究院戴磊博士，分享了自己对于合成生物学的见解，戴磊认为，“大家都知道一个词叫格物致知，而我们现在经常讲的一个词叫造物致知，为什么用这句话呢？物理学家费曼说过，如果一样东西你不能把它创造出来的话，说明你还不够理解它。

　　就好比造车造飞机一样，传统的生物学的方法不能理解飞机的本质，真正理解飞机的本质你需要理解空气动力学，你需要知道伯努利方程，你需要知道机翼的设计，使得它流过的空气速度上下有差异，造成有一定的压强让它能够飞起来。

　　当理解这个之后，就可以设计出很多很多种不一样的飞机。所以，造物致知是能够让大家达到造物致用。合成生物学正是希望用一种真正重塑生命的方式，应用在医药等非常非常多的领域。”

　　对于“造物致知”，清华大学合成与系统生物学中心研究员谢震表示，合成生物学的发展，在科学史上来说更像是一个从理解一些现象到重新系统化、工程化来建造生命的过程。
“一开始我们拿显微镜去观察或者去做关联性的分析，后来就有系统性地去研究生物学，通过基因测序等手段去系统性地研究，但这些研究给了我们一些工具，还缺少一些理论性的东西，怎么去构造这些东西，造物致知，是一个非常重要的方面。”

　　“我想合成生物学在制药方面的应用就是这样的过程，在我们已知的一些研究工作的前提下，知道疾病的发生和过程之后，我们希望能够通过工程学的手段将单个的基因、蛋白、细胞或者是其它一些物质，变成一种可工程化的工具，用这样的工具去调控它们的活性，从而达到治疗疾病的目的，这是一个非常广泛的应用，在每一个可能的方面都会有应用价值。”谢震表示。

　　而合成生物学先驱人物James Collins教授曾在接受DeepTech采访时也表示，合成生物学的商业化将有两大方向，一个是为企业开发工程技术平台，比如制药行业和其他生物技术行业；二是医疗领域，分为诊断与疗法，尤其是在合成人体器官这个全新领域，将开辟前所未有的治疗方法。

　　可以看到，当今合成生物学已经进入了全新的时代，未来的生物制药行业，在合成生物学的促进下也已经看到了新的曙光。

　　正如美国哈佛大学遗传学教授、合成生物学之父George Church在接受DeepTech专访时曾表示，“CRISPR 只是基因工程的冰山一角；基因工程又是合成生物学的一小部分。这些领域的相关研究正在掀起一场革命，和当初的从蒸汽到电气的工业革命一样。而且生物技术会比以往任何技术革命造成的影响都要大。如果说计算机革命改变了信息的产生和传递方式，那生物技术将赋予我们制造一切的能力，从纳米级到生态级。”

　　【预告】作为本次活动的延续，题跋派将在深圳继续关于合成生物学的讨论，并计划于10月举办题跋面对面-合成生物（材料方向）专场会员活动，邀请合成生物学（材料方向）相关研究人员、创业者、投资人、产业人士会员共同讨论行业发展现状、趋势与机会。届时，将开放少量非会员名额，点击“阅读原文”申请。

　　
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